Начался монтаж первой в мире реакторной установки на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем — реактора четвёртого поколения БРЕСТ-ОД-300. Против продаж реакторов на быстрых нейтронах резко выступает США. В чем радиоэкологические преимущества реакторов на быстрых нейтронах и почему проблема замыкания ядерного топливного цикла касается каждого? Многоцелевой научно-исследовательский реактор на быстрых нейтронах четвертого поколения поможет изучению технологий двухкомпонентной ядерной энергетики и другим научным целям.
«Росатом» начал строить первый в мире атомный энергоблок с безотходным циклом
Александр Емельяненков, Анна Малинина видео , Дмитрий Балта видео , Сергей Михеев фото Город Заречный в Свердловской области, где работают два известных всему миру энергетических реактора на быстрых нейтронах - БН-600 и БН-800, и площадка АЭС "Сяпу" в китайской провинции Фуцзянь, где реактор такого же рода CFR-600 готовят к энергетическому пуску, не имеют авиа- или прямого железнодорожного сообщения с городом Обнинск в Калужской области. Но связи научные и технологические между ними существуют уже много лет. А все потому, что именно в этом наукограде, в Физико-энергетическом институте ныне - ГНЦ ФЭИ, а до 1960 года - Лаборатория "В" , еще во времена СССР были заложены основы, отрабатывались технологии и сама конструкция ядерных энергетических реакторов на быстрых нейтронах с жидким металлом в качестве теплоносителя. 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?
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. 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.
Благодаря ИБП стабилизируется напряжение и обеспечивается гальваническая развязка выхода на критическую нагрузку. Все это позволяет решать проблемы в сети питания критической системы, которые могут вызывать повреждение программного обеспечения стать причиной неустойчивой работы оборудования. Существуют три класса источников бесперебойного питания три типа защиты электропитания : — Off-line: обеспечивает питание в случае отсутствия напряжения, но сохраняют все помехи сети; — Line-interactive: защищают...
Для атомщиков-радиохимиков особенно важны изотопы нептуния, америция и кюрия, поскольку именно они имеют наибольшее значение при переработке отработавшего ядерного топлива ОЯТ и обращении с радиоактивными отходами. Эти элементы обладают высокой радиоактивностью и токсичностью, выделяют много тепла, имеют большой период полураспада и являются наиболее опасными компонентами ядерных отходов. Российским решением проблемы минорных актинидов должны стать инновационные реакторы на быстрых нейтронах. В качестве топлива эти установки могут использовать не только обогащенный природный уран, но и вторичные продукты ядерного топливного цикла — обедненный уран и плутоний. Кроме того, расчеты показали, что минорные актиниды из ОЯТ под действием быстрых нейтронов в реакторе будут делиться на осколки, представляющие собой достаточно широкий спектр радиоактивных и стабильных изотопов, но в целом их потенциальная опасность будет гораздо ниже, чем у исходных минорных актинидов. 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.
Бесконечная энергия: «Росатом» строит первый в мире реактор с замкнутым циклом
Сообщается, что отечественные реакторы на быстрых нейтронах ранее загружались обычным урановым топливом, т. к. отрабатывали на них натриевые технологии. Реактор на быстрых нейтронах БН-800 Белоярской АЭС был полностью переведен на уран-плутониевое МОКС-топливо. 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. 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. Поскольку реакторы на быстрых нейтронах способны работать на плутонии и, таким образом, позволяют замкнуть ядерный топливный цикл, оптимальным топливом для таких установок является уран-плутониевая смесь.
Ядерный спор: Ученый и "Росатом" разошлись в вопросе о развитии отрасли
В этом названии нет никакого неуместного пафоса — нам больше не нужно будет добывать уран для нужд земной энергетики. Только добытых запасов урана России хватит на тысячи лет. Лишний уран мы сможем пустить на топливо для ядерных ракетных двигателей ЯРД , которые уже у нас есть. ЯРДы позволят прорваться в дальний космос, освоить пояс астероидов и другие планеты. У человечества осталось совсем немного времени и свободного урана, его дефицит нарастает с каждым годом. Если его сжечь на Земле в ближайшее столетие, у нас не останется энергии, чтобы вырваться из «колыбели». В этом и заключается глубинный смысл «Прорыва». Пока наши солдаты и офицеры сражаются за независимость нашей Родины, за ее границы и саму человечность, попранную западным миром, наши ядерщики сражаются за будущее не только России, но и всего человечества. Единственная держава, которая способна справиться с этой умопомрачительной задачей — Россия. Важно понимать, что это давно уже не вопрос теоретической науки, он перешел в сугубо практическую — инженерную — плоскость.
Наши инженеры знают, как замкнуть топливный цикл. Эта победа особенно важна в эти дни, поскольку наши ядерщики заложили еще один камень в фундамент нашего энергетического могущества.
Когда такое ядро рвется, вне «мешка» оказывается несколько частиц-«картошин». Они могут попасть в другие ядра и привести к их разрыву — делению на части. Если новых свободных «картошин» больше одной, то количество «разорванных мешков»-ядер будет лавинообразно расти — это и есть цепная реакция деления. Цепная реакция деления урана, в ходе которой высвобождается огромное количество тепла и рождается 2-3 свободных нейтрона Уран U — самый тяжелый химический элемент в природе. В нем больше сотни «картошин», то есть нейтронов — электрически нейтральных элементарных частиц. От их точного количества зависит, «картошка» какой «температуры» и на какой скорости должна влететь в ядро, чтобы инициировать реакцию деления.
Ядра, различающиеся числом нейтронов, — это изотопы, их обозначают суммой входящих в них протонов и нейтронов. В составе есть и другие изотопы, но для реакции деления они не так важны, как уран-235 и -238. 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 Волгодонске отгрузили реактор на быстрых нейт... 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.
Владимир Путин и Си Цзиньпин в марте 2023 г объявили о заключении долгосрочного соглашения о продолжении разработки так называемых реакторов на быстрых нейтронах. Конгресс США добивается от Белого дома принятия мер по пресечению "опасных", по его мнению, связей между "Росатомом" и Китайской национальной ядерной корпорацией. Пентагон считает передачу реакторов ключом к китайской программе вооружений. Россия остается главным мировым поставщиком атомных технологий и топлива.
Атомный феникс для вечного двигателя
Так, без обновления парка высокопоточных реакторов с достаточным потоком быстрых нейтронов в течение пары десятилетий ядерная наука может начать ощущать серьезную нехватку инструментария. В реакторах на быстрых нейтронах обходятся без замедлителей. Росатом начал в Северске строительство уникального энергоблока с реактором на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300.
В Волгодонске отгрузили реактор на быстрых нейтронах
Ранее ядерные реакторы в России, работающие на быстрых нейтронах, загружались обычным урановым топливом, поскольку работали по обыкновенным натриевым технологиям, сообщает 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. Эксперт Уваров: Россия сделала новый важный шаг к атомной энергетике будущего. Так реактор на быстрых нейтронах, использующий отработанное топливо, уже вовсю работает на Белоярской АЭС. 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.
Бесконечная энергия: в России придумали способ сделать атомные электростанции «вечными»
«Росатом» начал возводить в Томской области уникальный реактор на быстрых нейтронах. Новый перспективный отечественный реактор БРЕСТ на быстрых нейтронах решает одновременно множество проблем. «Прорыв» предусматривает создание ядерных энергетических технологий нового поколения на базе замкнутого топливного цикла с использованием реакторов на быстрых нейтронах. — лидерство России в мире по реакторам на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем.
Быстрые нейтроны на земле, под водой и в реакторах Поднебесной: кто этому прокладывал дорогу?
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.
В нем нет натрия, только свинец, у которого высокая температура кипения.
Вода замедляет движение свободных нейтронов, чтобы те с большей вероятностью продолжили реакцию деления, тем самым повышая ее эффективность. С нагревом реактора больше воды превращается в пар и меньше становится доступно для этой роли замедлителя. В результате ядерное деление замедляется. Этот принцип отрицательной обратной связи является ключевым аспектом безопасности, который предотвращает реакторы такого типа от перегрева. Реакторы типа РБМК-1000 отличаются. Они были созданы специально для работы на менее обогащенном топливе. В качестве теплоносителя реакторы этого типа также используют воду, но в качестве замедлителя в них используются графитовые блоки.
Из-за такого разделения ролей теплоносителя и замедлителя в РБМК не работал принцип отрицательной обратной связи «больше пара — меньше реактивность». Вместо это реакторы типа РБМК использовали принцип пустотного коэффициента реактивности. Часть теплоносителя в реакторе может испаряться, образовывая пузырьки пара пустоты в теплоносителе. Увеличение содержания пара может приводить как к росту реактивности положительный паровой коэффициент , так и к ее уменьшению отрицательный паровой коэффициент , это зависит от нейтронно-физических характеристик. При положительном коэффициенте для нейтронов облегчается задача по движению к графитовому замедлителю, говорит ядерный физик из Швеции Ларс-Эрик де Геер. Отсюда и растет корень катастрофы, говорит Де Геер. С увеличением реактивности реактор нагревается, больше воды превращается пар, что еще сильнее повышает реактивность. Процесс продолжается и продолжается.
Что стало причиной катастрофы на Чернобыльской АЭС? Пульт управления атомной станцией это что-то из «Стар трэк» Когда Чернобыльская АЭС работала в полную силу, это не было большой проблемой, говорит Лайман. При высоких температурах урановое топливо, которое приводит в действие ядерное деление, поглощает больше нейтронов, что делает его менее реактивным. Но при работе на пониженной мощности реакторы типа РБМК-1000 становятся очень нестабильными. На станции 26 апреля 1986 года шел планово-предупредительный ремонт. И каждый такой ремонт для реактора типа РБМК включал испытания работы различного оборудования, как регламентные, так и нестандартные, проводящиеся по отдельным программам. Данная остановка предполагала проведение испытаний так называемого режима «выбега ротора турбогенератора», предложенного генеральным проектировщиком институтом Гидропроект в качестве дополнительной системы аварийного электроснабжения.
Эта задача успешно решается учеными, конструкторами и проектировщиками. А с учетом того что энергоблоки с реакторами БН совместно с выработкой электрической и тепловой энергии будут производить новое топливо и минимизировать радиоактивные отходы, их эффективность оценивается еще выше. MOX — mixed oxide — это смешанное оксидное ядерное топливо, состоящее из изотопов урана и плутония. Получается, большая часть сырья отправляется на хранение или утилизируется как радиоактивные отходы.
Внутри атомной станции все выглядит очень футуристично. В центе чернобыльской катастрофы находился реактор типа РБМК-1000. Ректоры подобной конструкции использовать только в СССР и заметно отличались от большинства легководных реакторов, являющихся стандартом для большинства западных стран. Легководные реакторы состоят из большого сосуда под давлением, в котором содержится ядерный материал ядро или активная зона , который охлаждается циркулирующим источником воды. При ядерном делении атомы в данном случае урана расщепляются, что приводит к генерации огромного количества тепла и свободных нейтронов. Последние ударяются о другие атомы, вызывая их распад, что приводит к высвобождению еще большего объема тепла и нейтронов. Тепло превращает циркулирующую к реактору воду в пар, который крутит турбины, производящие электричество. В легководных реакторах вода используется в качестве замедлителя, который помогает контролировать продолжающееся ядерное деление в активной зоне. Вода замедляет движение свободных нейтронов, чтобы те с большей вероятностью продолжили реакцию деления, тем самым повышая ее эффективность. С нагревом реактора больше воды превращается в пар и меньше становится доступно для этой роли замедлителя. В результате ядерное деление замедляется. Этот принцип отрицательной обратной связи является ключевым аспектом безопасности, который предотвращает реакторы такого типа от перегрева. Реакторы типа РБМК-1000 отличаются. Они были созданы специально для работы на менее обогащенном топливе. В качестве теплоносителя реакторы этого типа также используют воду, но в качестве замедлителя в них используются графитовые блоки. Из-за такого разделения ролей теплоносителя и замедлителя в РБМК не работал принцип отрицательной обратной связи «больше пара — меньше реактивность». Вместо это реакторы типа РБМК использовали принцип пустотного коэффициента реактивности. Часть теплоносителя в реакторе может испаряться, образовывая пузырьки пара пустоты в теплоносителе. Увеличение содержания пара может приводить как к росту реактивности положительный паровой коэффициент , так и к ее уменьшению отрицательный паровой коэффициент , это зависит от нейтронно-физических характеристик. При положительном коэффициенте для нейтронов облегчается задача по движению к графитовому замедлителю, говорит ядерный физик из Швеции Ларс-Эрик де Геер. Отсюда и растет корень катастрофы, говорит Де Геер. С увеличением реактивности реактор нагревается, больше воды превращается пар, что еще сильнее повышает реактивность.
В шаге от безотходной ядерной энергетики
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. Российским решением проблемы минорных актинидов должны стать инновационные реакторы на быстрых нейтронах. Четвертый энергоблок Белоярской АЭС с реактором на быстрых нейтронах был впервые полностью переведен на инновационное МОКС-топливо.