важный этап в развитии технологий реакторов на быстрых нейтронах и замыкания ядерного топливного цикла в России. В итоге, на сегодняшний день в Обнинске уже собрали модель активной зоны перспективного реактора на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем БН-1200М. «Россия продолжает шаг за шагом использовать те уникальные преимущества, которые дают нашей отрасли мощные реакторы на быстрых нейтронах. 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. 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?
Ядерный спор: Ученый и "Росатом" разошлись в вопросе о развитии отрасли
Сообщается, что отечественные реакторы на быстрых нейтронах ранее загружались обычным урановым топливом, т. к. отрабатывали на них натриевые технологии. Элементы многоцелевого исследовательского реактора на быстрых нейтронах (МБИР) отправлены из Волгодонска в Димитроград на место постоянной сборки. Программа «Росатома» предполагает использовать блоки с «быстрыми» реакторами в сочетании с реакторами на тепловых нейтронах. На Белоярской АЭС после планово-предупредительного ремонта (ППР) включили в сеть энергоблок № 4 с реактором на быстрых нейтронах БН-800. использование свинцового теплоносителя, который не замедляет быстрые нейтроны.
Росатом получил лицензию на производство ядерного топлива для «реактора будущего»
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 идеале реактор на быстрых нейтронах одновременно должен быть почти «всеядным» реактором, фабрикой для наработки топлива для АЭС на тепловых нейтронах и уничтожителем радиоактивных отходов.
История гонок на быстрых нейтронах Уникальность быстрых нейтронов осознали ещё на заре атомной энергетики, и уже в 1950-е годы для отработки соответствующих технологий появились первые экспериментальные реакторы. В начале 1960-х годов достижение уже промышленных технологий казалось задачей самого ближайшего будущего. Теоретические основы физики такого типа реакторов просматривались как на ладони, и целая группа стран устроила неформальную гонку. Гнались за наработкой оружейного плутония и за вполне мирной целью — электроэнергией на дешёвом природном уране-238 или тории-232. Если в военной области реакторы на быстрых нейтронах были созданы в короткие сроки, то с мирной энергетикой дело не заладилось. В 1971 году президент США Ричард Никсон назвал эту технологию одним из высших приоритетов для научно-исследовательских работ страны.
Первоначальная стоимость проекта оценивалась в 400 млн долларов. Однако в 1983 году из-за различных финансовых злоупотреблений «Клинч Ривер» был закрыт. К этому времени его стоимость оценивалась уже в 8 млрд долларов, причём предела роста расходов в обозримом будущем видно не было. Правительство благоразумно закрыло сию научно-техническую профанацию, справедливо посчитав, что она не имеет ни малейшего шанса на выход практически применимых и окупаемых технологий. Японский реактор «Мондзю» с самого начала преследовали неудачи. В 1995 году на нём после утечки 640 килограммов металлического натрия произошёл грандиозный пожар.
Когда после 14-летнего перерыва его вновь пытались запустить в работу, при перегрузке топлива в корпус реактора разрушился очень важный узел загрузочной машины. Сейчас финансирование реактора не производится и судьба его неизвестна.
Если упростить задачу до максимума, то реактор на быстрых нейтронах — это гораздо более «горячая штучка», чем стандартный энергоблок, использующий медленные, тепловые нейтроны и обычную воду в качестве теплоносителя. В реакторах на быстрых нейтронах все гораздо напряженнее — разрушительные потоки нейтронов, температуры теплоносителя, быстрота и многогранность реакций в активной зоне.
Технические трудности и экономические затраты создания полномасштабной энергетики на быстрых нейтронах в историческом периоде оказались практически на порядок выше, чем таковые для обычных реакторов. Это привело к значительному отставанию в их развитии и к тому, что пока что реакторы на быстрых нейтронах — это единичные и экспериментальные установки. Это отразилось еще на первом поколении реакторов на быстрых нейтронах, которые использовали в качестве теплоносителя жидкий натрий. А вот США, Франция и Япония, начав крупномасштабные эксперименты с реакторами на быстрых нейтронах с жидким натрием в то же время и даже раньше, сошли с дистанции, так и не добившись устойчивой работы этих сложных машин.
Сейчас Россия, успешно освоив технологию жидкого натрия в реакторах на быстрых нейтронах, переходит к следующему поколению энергоблоков, использующих гораздо более безопасный и перспективный свинцовый теплоноситель.
Строительство реактора ведется в рамках проекта "Прорыв", реализуемого с 2011 года на территории СХК. Его цель - создание ядерно-энергетического комплекса, который позволит организовать пристанционный замкнутый ядерный топливный цикл, что даст возможность не только производить электричество, но и готовить из топлива, выгружаемого из активной зоны реактора, новое.
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. Как отметил в интервью профильному порталу Atominfo. Весь опытно-демонстрационный энергокомплекс заработает в 2029 году. В планах госкорпорации — масштабирование ОДЭК: на первом этапе предполагается строительство таких комплексов близи действующих российских тепловых АЭС, на втором — выход на внешние рынки.
Радиационные явления в реакторных материалах обсудили в Обнинске
То есть в отработавшем топливе реактора на быстрых нейтронах можно добиться выхода делящегося вещества равного или большего, чем было загружено в него изначально. МБИР — многоцелевой исследовательский реактор на быстрых нейтронах — резко отличается от своих прошлых собратьев тем, что специально задуман как «многоликий». В нем реакторы на быстрых и на тепловых нейтронах будут работать совместно, обмениваясь топливом. Четвертый энергоблок Белоярской АЭС с реактором на быстрых нейтронах был впервые полностью переведен на инновационное МОКС-топливо.
Бесконечная энергия: в России придумали способ сделать атомные электростанции «вечными»
Несмотря на то, что разработкой реакторов на быстрых нейтронах занимались еще в СССР, для промышленного производства МОКС-топлива пришлось построить отдельный завод. Программа «Росатома» предполагает использовать блоки с «быстрыми» реакторами в сочетании с реакторами на тепловых нейтронах. Россия первой запустила реактор на быстрых нейтронах с полным циклом использования МОКС-топлива, которое позволяет использовать неисчерпаемые запасы природного урана.
"Росатом" надеется ввести реактор "БРЕСТ" в 2028-2029 гг
На базе МБИР планируют создать международный центр исследований, в рамках которого зарубежные участники смогут выполнять эксперименты. Строительство МБИР началось в 2015 году. По своей функциональности он полностью покрывает возможности реактора БОР-60. При вводе МБИР в активную эксплуатацию старый реактор остановят. Целью сооружения МБИР является создание высокопоточного исследовательского реактора на быстрых нейтронах с уникальными потребительскими свойствами для реализации следующих задач: проведение реакторных и послереакторных исследований, производство электроэнергии и тепла, отработка новых технологий производства радиоизотопов и модифицированных материалов.
Первый энергетический реактор на быстрых нейтронах БН-350 проработал более четверти века.
Опыт его эксплуатации стал подтверждением научных и технических идей, которые были в него заложены. В процессе эксплуатации реактора БН-350 были выполнены многочисленные материаловедческие исследования, изготовлена партия экспериментальных ТВС со смешанным оксидным топливом, которые позволили провести измерения коэффициента воспроизводства и сравнить его с расчётным значением. Эксплуатация БН-350 подтвердила надёжность и безопасность энергоблоков с быстрыми натриевыми реакторами, их лёгкость в управлении. Его эксплуатация позволила собрать обширный объём информации, что обеспечило надёжную базу для разработки последующих реакторных установок. С пуском БН-350 программа создания быстрых реакторов вышла на новый этап, о котором мечтал А.
Лейпунский — создание энергетических быстрых реакторов. Инновационные технологии Росатома основаны на передовых достижениях российской атомной науки.
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.
В сложном положении оказалась, например, Франция, которая традиционно делала ставку на АЭС.
Сообщалось также, что "в рамках проекта "Прорыв" будет отработана новая технология ядерной энергетики будущего — полное замыкание ядерного топливного цикла". Скорая реакция источников, близких к "Росатому," в формате: "правительство России согласилось с предложенным "Росатомом" календарным планом настоящей атомной технической революции, которая позволит ей окончательно закрепить за собой роль лидера высоких технологий" говорит о том, что это событие - отнюдь не рядовое. Ведь что бы ни говорили представители атомного лобби о мнимой дешевизне атомного киловатта, капитальные затраты на реализацию этой программы существенны - к примеру, стоимость строительства одной только Курской АЭС-2 это четыре двухблочных АЭС с водо-водяным энергетическим реактором ВВЭР-1300, см. Что дадут "быстрые нейтроны" в ближайшей перспективе? Привычный нам мир держится на углеводородной энергетике — львиная доля электричества, которую мы потребляем, получена путем сжигания нефти и газа. Однако запасы углеводородов на планете ограничены, их, по разным оценкам, хватит еще на 40—60 лет, а спад в добыче нефти и газа по некоторым оценкам может начаться уже с 2020 года. Так что вопрос о том, как жить дальше, с каждым годом становится все острее, а работы по поиску энергетической альтернативы — все масштабней. Если не считать возможности использования энергии ветра и Солнца, до последнего времени науке было известно всего две такие возможности: извлечение энергии за счет деления ядер тяжелых элементов, или при слиянии ядер самых легкого — водорода — с образованием ядра атома гелия. К сожалению, обе эти возможности весьма опасны — ведь в первой, по существу, приходится приручать атомный взрыв, во второй — термоядерную реакцию, которая питает звезды и пугает нас водородной бомбой.
В мире существует два класса ядерных реакторов: на медленных нейтронах водо-водяные, сокращенно ВВЭР, большой мощности канальные, или РБМК, на тяжелой воде и с шаровой засыпкой и газовым контуром и на быстрых нейтронах. Реакторы на быстрых нейтронах кардинально отличаются от всех остальных: плотность тепловыделения в них в несколько раз больше, поэтому в качестве теплоносителя там приходится использовать жидкий натрий или свинец вместо воды. При работе такого реактора происходит очень интенсивное выделение нейтронов, которые поглощаются слоем урана-238, расположенного вокруг активной зоны.
Реакторы на быстрых нейтронах: как Россия оказалась впереди планеты всей
По его словам, интегральная конструкция и физика реакторной установки позволяют исключить аварии, требующие эвакуации населения. Он уверен, что в будущем подобные установки должны сделать атомную энергетику «не только более безопасной, но и более экономически конкурентной по сравнению с наиболее эффективной тепловой электрогенерацией». Она также подчеркнула, что «сама идея проекта "Прорыв" — это не только новое поколение реакторов, но и новое поколение технологий ядерного топливного цикла». Все они искренне радовались этому стартовавшему в России инновационному и очень важному для всей атомной энергетики проекту.
Открывший торжественную церемонию генеральный директор госкорпорации «Росатом» Алексей Лихачев сообщил, что благодаря переработке ядерного топлива, по сути, бесконечное количество раз ресурсная база атомной энергетики станет практически неисчерпаемой. При этом он подчеркнул и отсутствие для будущих поколений проблемы накопления отработавшего ядерного топлива. Быстрая доставка новостей — в «Ленте дня» в Telegram.
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.
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. Участвуя в проекте, международные партнеры смогут получить доступ к уникальному инструменту, которого нет больше нигде в мире, и при этом минимизировать и оптимизировать свои расходы. Текущий год стал отправной точкой для проведения работ по созданию МЦИ. Росатом уже подписал два международных меморандума о сотрудничестве и планирует до конца года подписать еще несколько. Таким образом, будет сформирован круг ключевых участников, которые смогут активно влиять на развитие проекта и условия участия в нем. В 2016 г. В 2017 г. В общем, можно с уверенностью сказать, что на МБИРе места хватит всем.
Андрей Ретингер, журналист-международник.
Именно этот факт стал основным аргументом в пользу новой программы "Росатома", которая предполагает использовать блоки с "быстрыми" реакторами в сочетании с реакторами на тепловых нейтронах. Предполагается, что с помощью "быстрых" реакторов можно будет эффективнее решать проблему накопления отработанного ядерного топлива ОЯТ "тепловых" реакторов, уменьшая радиотоксичность этого ОЯТ, чтобы в некой перспективе приблизиться к так называемому замкнутому топливному циклу, когда объем и токсичность захораниваемого ОЯТ сравняется с объемом и токсичностью природного сырья "на входе". Общий и все более существенный в современном нестабильном мире недостаток всей атомной энергетики состоит в том, она фактически исключает возможность контроля за нераспространением ядерного оружия на Земле: ведь каждое государство, имеющее на своей территории современную АЭС, которая постоянно производит плутоний, может теоретически сделать свою собственную атомную дубину. Второй путь предполагает генерацию энергии при управляемой термоядерной реакции. К сожалению, современные термоядерные исследования в магнитных ловушках, проводимые в мире вот уже в течение более 60 лет, так и не привели к созданию функционирующего реактора даже с кпд, равным нулю — все они в рабочем режиме потребляют много больше энергии, чем вырабатывают сами. А множество нерешенных проблем, физических и технологических, однозначно выльются в многомиллиардные затраты и многие десятки лет исследований. Но вот вопрос: а есть ли у нас столько времени? И можем ли мы позволить себе ошибку в выборе энергетических приоритетов? Кто против и почему?
Наш соотечественник Игорь Острецов с единомышленниками, работая в структуре советского еще Минатома, обнаружил, что при облучении протонами высоких энергий даже обедненного урана или отработанного ядерного топлива реакция деления с выделением энергии происходит тоже, что в "быстрых" реакторах, но вот осколки деления имеют совершенно другой изотопный состав и очень быстро теряют свою активность. На основе этого физического эффекта он разработал принципиально новый способ извлечения энергии атома — релятивистскую ядерную технологию, ЯРТ, и предложил свою программу развития ядерной энергетики, которую "пробивает" вот уже 20 лет, не без основания считая ее совершенно безальтернативной. В самом деле, запасы природного и отвального обедненного урана на планете весьма велики, а проблема нераспространения и другая большая головная боль — задача утилизации отработанного ядерного топлива — решаются при таком образе действий сами собой.
Россия сделала шаг к энергетике будущего
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.
Во время работы обычного ядерного реактора тяжелое ядро урана, плутония или тория при делении выпускает несколько «лишних» нейтронов, что приводит к эффекту наведенной радиоактивности. В российских ВВЭР это ведет к накоплению в водяном носителе трития, тяжелого изотопа водорода. После этого его приходится выделять путем сложных и дорогостоящих манипуляций. Новый перспективный отечественный реактор БРЕСТ на быстрых нейтронах решает одновременно множество проблем. Большим преимуществом расплавленного металла является то, что он практически не поглощает нейтроны и не набирает наведенную радиоактивность. Как известно, свинец — это очень радиационно стойкий элемент. При этом он химически пассивен при контакте с воздухом или водой, поэтому исключены возможные взрывы при нештатной разгерметизации контура реактора. Это чрезвычайно важно для безопасности современной ядерной энергетики. Даже если реактор будет поврежден и рабочий носитель выйдет наружу, он просто медленно вытечет, охладится и застынет, сам собой закупорив повреждение во внешнем контуре. Никаких радиационных ужасов, вроде катастрофы на Чернобыльской АЭС, уже не будет.
Но как может отработавшее топливо заново давать свет и электроэнергию? Это позволяет получать больше тепла и электричества, расходуя меньше топлива. Процесс получается более безопасным и контролируемым, а срок службы тепловыделяющих сборок, спрессованных на специальном заводе, фактически, из «ядерного мусора», увеличивается. Технологию натриевых реакторов пытались доработать и в США, но дальше экспериментов на отдельных реакторах дело не дошло.
В Волгодонске отгрузили реактор на быстрых нейтронах
Многоцелевой быстрый реактор будущего В России в рамках комплексной программы развития атомной науки, техники и технологий активно строят МБИР — Многоцелевой научно-исследовательский реактор четвертого поколения на быстрых нейтронах. В принципе, реактор на быстрых нейтронах способен работать без дозаправки десятилетиями. 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. Целью сооружения МБИР является создание высокопоточного исследовательского реактора на быстрых нейтронах с уникальными потребительскими свойствами для реализации следующих задач: проведение реакторных и послереакторных исследований.
"Росатом" надеется ввести реактор "БРЕСТ" в 2028-2029 гг
Блок № 4 Белоярской АЭС оснащен реактором на быстрых нейтронах БН-800 установленной электрической мощностью более 800 МВт. Научно-техническая конференция «Развитие технологии реакторов на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем (БН-2023)». В чем радиоэкологические преимущества реакторов на быстрых нейтронах и почему проблема замыкания ядерного топливного цикла касается каждого? Рассказываем, как устроены реакторы на быстрых нейтронах и почему они могут в корне изменить наше представление об энергетике.
АО "ТВЭЛ" представило инновационные решения для замыкания ядерного топливного цикла
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.
Если упростить задачу до максимума, то реактор на быстрых нейтронах — это гораздо более «горячая штучка», чем стандартный энергоблок, использующий медленные, тепловые нейтроны и обычную воду в качестве теплоносителя. В реакторах на быстрых нейтронах все гораздо напряженнее — разрушительные потоки нейтронов, температуры теплоносителя, быстрота и многогранность реакций в активной зоне. Технические трудности и экономические затраты создания полномасштабной энергетики на быстрых нейтронах в историческом периоде оказались практически на порядок выше, чем таковые для обычных реакторов. Это привело к значительному отставанию в их развитии и к тому, что пока что реакторы на быстрых нейтронах — это единичные и экспериментальные установки. Это отразилось еще на первом поколении реакторов на быстрых нейтронах, которые использовали в качестве теплоносителя жидкий натрий. А вот США, Франция и Япония, начав крупномасштабные эксперименты с реакторами на быстрых нейтронах с жидким натрием в то же время и даже раньше, сошли с дистанции, так и не добившись устойчивой работы этих сложных машин.
Сейчас Россия, успешно освоив технологию жидкого натрия в реакторах на быстрых нейтронах, переходит к следующему поколению энергоблоков, использующих гораздо более безопасный и перспективный свинцовый теплоноситель.
Реактор БН-800. Фото «Росатома» Уран с меньшим количеством нейтронов любит «холодную картошку». Он делится с намного большей вероятностью, если в него влетает «лишний» медленный нейтрон. Такой движется «не спеша» — примерно с той же скоростью, что и молекулы газа например, воздуха при комнатной температуре.
Более тяжелое ядро 238U предпочитает «картошку погорячее», то есть раскалывается быстрым нейтроном, энергия которого сравнима с энергией стремительно движущихся частиц горячего газа. В цепной реакции деления ядер рождаются быстрые нейтроны, а в природе намного больше урана-238, ядра которого любят «горячую картошку». В теории, большинство промышленных реакторов должно работать на быстрых нейтронах и тяжелых изотопах урана. В реальности все ровно наоборот. Затем его превращают в топливо и опускают в активную зону реактора.
Когда начинается реакция деления, рождаются быстрые нейтроны. Их замедляют, чтобы инициировать следующие расколы ядер. Замедлителем в современных реакторах выступает вода. Она же является теплоносителем, поэтому реакторы называются водо-водяными. Какое вещество можно сделать теплоносителем в реакторе на быстрых нейтронах и уране-238?
Простая в обращении и доступная вода не подойдет: она замедлит нейтроны, и тяжелый изотоп урана откажется вступать в реакцию деления.
И, таким образом, эта замкнутая система станет практически независимой от внешних поставок сырья». Идеи о замыкании ядерного топливного цикла были высказаны советским физиком Александром Лейпунским еще на заре атомной промышленности. А теперь наша страна открывает всему миру новую эру в использовании атомной энергии: экономически эффективной, абсолютно безопасной и экологически чистой. Президент Российской академии наук Александр Сергеев считает, что «строительство БРЕСТа знаменует собой начало новой эпохи в мировой ядерной энергетике». Строительство комплекса должно завершиться к 2030 году. А в будущем установка может стать даже объектом экспорта.
В реализации проекта принимают участие более 30 организаций и более полутора тысяч ученых, инженеров и конструкторов. Главная заслуга принадлежит именно людям, которые трудились над созданием уникального проекта. Именно ОДЭК является примером, когда резерв ученых и инженеров советского времени нашел свое проявление в современном времени, — с гордостью говорит Вячеслав Першуков. Экоэнергетика «Прорыв» стал первым в мире атомной энергетики проектом, где сохраняются ресурсы планеты. Баланс Земли поддерживается, ведь перерабатываются все отходы и мусор, оставшийся после атомной энергетики. Такая «уборка» обеспечивает абсолютно безопасное для экологии производство.