важный этап в развитии технологий реакторов на быстрых нейтронах и замыкания ядерного топливного цикла в России. В принципе, реактор на быстрых нейтронах способен работать без дозаправки десятилетиями. Реактор БРЕСТ-ОД-300 работает на быстрых нейтронах, в качестве теплоносителя выступает свинец. Исследуем, как работают реакторы на быстрых нейтронах и в чем заключается их преимущество в ядерной энергетике.
АО "ТВЭЛ" представило инновационные решения для замыкания ядерного топливного цикла
Технологию натриевых реакторов пытались доработать и в США, но дальше экспериментов на отдельных реакторах дело не дошло. Его строят с 2017 года в тесном сотрудничестве с США. Это тоже интересно.
Никаких радиационных ужасов, вроде катастрофы на Чернобыльской АЭС, уже не будет. В перспективе КПД может вырасти еще больше, если вместо паровой турбины к реактору будет подключена газовая турбина с замкнутым циклом. В-третьих, реакторы на быстрых турбинах, благодаря особенностям своей конструкции, сами воспроизводят ядерное топливо. Внутри БРЕСТ уран-238 будет поглощать свободные нейтроны и превращаться в изотоп другого химического элемента — в плутоний-239. А это, к слову, начинка для ядерного оружия. При оптимальных условиях при делении одного ядра урана-235 можно будет получить 1,25 ядра нового оружейного плутония-239 из урана-238.
Звучит фантастически. Заметим, что Российская Федерация в области подобных передовых энергетических технологий реально находится впереди планеты всей. Ни США, ни Франция, ни Япония, начав эксперименты с жидким натрием в качестве носителя в реакторах на быстрых нейтронах, так и не смогли добиться их устойчивой работы. Срок его эксплуатации продлен до 2025 года.
Коллеги в Китае внимательно следят за этими процессами в России и умело перенимают опыт.
Заметим, что и быстрые нейтроны появились в Поднебесной не без участия России. И при нашем техническом содействии выведен на рабочий режим в 2010 году. Тот же "ТВЭЛ" в декабре прошлого года исполнил обязательства российской стороны и в отношении CFR-600 - энергетического реактора на быстрых нейтронах большой мощности, который Китай строит уже по собственному проекту как первый энергоблок АЭС "Сяпу". Тогда с Машиностроительного завода в подмосковной Электростали предприятие "Росатома" были отгружены три партии ядерного топлива, включая все тепловыделяющие сборки для начальной загрузки активной зоны, а также топливо для первой перегрузки. Эта поставка шла в Поднебесную по железной дороге, а самолетом отправили комплект сборок управления и защиты реактора.
А мы вслед за ними констатируем: с пуском первого энергоблока АЭС "Сяпу" станет единственной за пределами России атомной электростанцией с быстрым реактором большой мощности… Но город Обнинск в ста километрах от Москвы был и навсегда останется родиной, отправной точкой всему, что связано с развитием этого направления атомной энергетики в СССР и России.
Сейчас МОКС-топливо используют во французских реакторах на тепловых нейтронах, но его доля не превышает трети активной зоны. На повторную переработку облученные ТВС не направляют, такая возможность только изучается. В Японии в 1995 году на "Мондзю" через четыре месяца после пуска произошла крупная утечка натрия. Потом 15 лет ремонта, перезапуск и ещё одна авария. С тех пор реактор не работает, планов строить другой нет. В Великобритании завод построили в 1997 году, но он так и не вышел на проектную мощность, а в 2011 году было принято решение о его остановке.
Большая часть времени и денег ушла на проект завода и внесение бесчисленных правок. То оборудование, которое всё же купили, распродается.
Росатом получил лицензию на производство ядерного топлива для «реактора будущего»
| Мировой прорыв: уникальный реактор скоро заработает в Сибири | И реактор на быстрых нейтронах немного уменьшает их количество. |
| В Волгодонске отгрузили реактор на быстрых нейтронах | В реакторах на быстрых нейтронах обходятся без замедлителей. |
| В России запустили «вечный» ядерный реактор - журнал стратегия | Российским решением проблемы минорных актинидов должны стать инновационные реакторы на быстрых нейтронах. |
| Telegram: Contact @olegtsarov | «Прорыв» предусматривает создание ядерных энергетических технологий нового поколения на базе замкнутого топливного цикла с использованием реакторов на быстрых нейтронах. |
| Россия сделала шаг к энергетике будущего | В Северске началось капитальное строительство линий электропередачи (ЛЭП) для реализации схемы выдачи мощности будущего энергоблока с инновационным реактором на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем БРЕСТ-ОД-300. |
Россия сделала шаг к энергетике будущего
С учетом этих и других причин с 2007 г. Росатом приступил к строительству новых атомных станций, начав таким образом реализацию принятой накануне Федеральной целевой программой «Развитие атомного энергопромышленного комплекса России на 2007-2010 годы и на перспективу до 2015 года». Россия уже почти три года, сразу же после смены руководства Росатома, взяла курс на значительное наращивание мощностей ядерной энергетики. Задача, поставленная руководством страны в июне 2006 г. А в марте 2007 г. Он сообщил о планах развития АЭС в стране: «В условиях ухода от газовой зависимости ядерная энергетика должна стать каркасом, на котором будет держаться вся российская экономика». Ученые и специалисты, планируя развитие новых ядерных генерирующих мощностей, ставку делают на водо-водяные реакторы типа ВВЭР-1000. В различных странах было построено более 50 энергоблоков этого типа, 14 из них - в России.
Уже в ближайшем будущем на смену реакторам ВВЭР-1000 придут новые серийные реакторы ВВЭР-1200, что позволит сделать энергетику страны менее зависимой от газа. Именно поэтому уже с 2009 г. Заявленные темпы строительства новых ядерных энергоблоков превосходят самые смелые прогнозы. Руководство Росатома во главе с Сергеем Кириенко начиная с 2007 г. Руководитель отрасли полагает, что до 2030 г. Такие планы можно только приветствовать, ибо севшей на «газовую иглу» России нельзя отставать от Китая, Индии, других стран в области мирного атома. Но для нормальной работы АЭС также необходимо топливо, только ядерное.
Поэтому с самого начала своей деятельности в Росатоме С. Кириенко активно работает еще в одном направлении - в обеспечении ядерной энергетики природным ураном. Прошедшие годы свидетельствуют, что и здесь имеются значительные результаты. Во-первых, серьезно увеличены масштабы будущего пополнения ураном страны из-за рубежа. Это и масштабные совместные работы с Казахстаном, с которым имеется договоренность на 135 тыс. Это разведка и добыча урана в Армении, где объем залежей оценивается до 40 тыс. Имеются планы и договоренности о совместных работах по добыче урана в Африке и Канаде.
Это, наконец, поставки урана из Австралии, занимающей первое место в мире по объему запасов урана - 990 тыс. Последняя договоренность вызвала недовольство в некоторых кругах США. Объясняется все просто: это свидетельствует о разработке планов по значительному увеличению добычи урана в нашей стране. Не останавливаясь подробно на этом вопросе, отметим некоторые моменты. Во-первых, это произошедшее за последние годы многократное повышение цен на природный уран - с 6,4 долл. Как результат - пересмотрены оценочные запасы урана в России в сторону увеличения, по меньшей мере, до 600800 тыс. А согласно информации руководителя Федерального агентства по недропользованию Анатолия Ледовских, ресурсы урана «по категории Р-1 должны быть увеличены до 2020 г.
И, во-вторых, увеличены планы добычи урана в республиках Бурятия и Саха Якутия , Забайкальском крае и в Курганской области. Это значительная по объемам и очень серьезная работа всей отрасли - строителей, геологов, других специалистов. В этой связи возникает вопрос, все ли есть сегодня в России для широкого развития ядерной энергетики, для достижения объемов, намечаемых многими странами мира? Представляется, что пока еще не все! Нет достаточной четкости у авторов проекта расширения числа АЭС в России, что видно из плана создания атомных станций до 2020 г. И тем не менее из них не ясно, где намечается строительство станции «Центр» два блока по 1200 МВт или «Кола» четыре блока по 1200 МВт. Вот, например, руководитель отрасли считает, что «до 2030 г.
Россия может претендовать на строительство у себя мощностей до 40 ГВт». В то же время, если строительство будет идти в соответствии с намеченной «дорожной картой», то к 2030 г. Но это, по-видимому, мелочи по сравнению с другими более серьезными недостатками плана. Главное для реализации столь грандиозных планов - необходимое количество квалифицированных строителей и монтажников, притом значительное, а также надежно обеспеченные поставки оборудования. К сожалению, Минатом России в чрезвычайно сложные девяностые годы не досчитался в своем составе трех главных управлений строителей и монтажников. Ряд предприятий, поставлявших в отрасль механическое оборудование, были переориентированы на иные задачи, другие оказались за рубежом, например на Украине. Поэтому сегодня руководство Росатома вынуждено решать и эти задачи, поскольку без них построить станции будет сложнее и дороже.
Уже сейчас отставание с окончанием стройки Ростовской АЭС на полгода из-за задержки изготовления оборудования - первая ласточка возможных трудностей в будущем.
Это будет машина по переработке всего сырьевого урана, который извлекается из земли. Уран весь будет вовлечен в производство электроэнергии.
В итоге за счет такой технологии сырьевая база отечественной атомной энергетики увеличится в 100 раз. Если раньше озвучивалось, что урана хватит на 100 лет, то теперь его хватит на 10 тысяч лет! Фото: Росатом.
Теперь ядерный цикл на четвертом блоке Белоярской АЭС замкнулся почти полностью. Специалисты полагают, что данная инновация фактически превращает БН-800 в вечный ядерный реактор. Облученное ядерное топливо с прочих атомных электростанций теперь можно повторно использовать после специальной переработки.
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. Дожигание минорных актинидов — это следующий шаг в замыкании ядерного топливного цикла, который должен не только уменьшить количество ядерных отходов, подлежащих финальной изоляции, но и значительно снизить их радиоактивность.
В перспективе это дает возможность отказаться от сложного и дорогостоящего глубинного захоронения отходов», - прокомментировал старший вице-президент по научно-технической деятельности АО «ТВЭЛ» Александр Угрюмов. Она появилась в 2021 году как часть продуктового направления «Сбалансированный ядерный топливный цикл» и рассчитана до 2035 года. Программа включает задачи по выделению минорных актинидов в отдельные фракции, их промежуточное хранение, вовлечение в топливо быстрых реакторов, эксплуатацию такого топлива, послереакторные исследования и др.
Еще один важный аспект — оптимизация реакторных установок для выжигания максимального количества минорных актинидов.
Реактор БН-800 проработал год на топливе из отработавшего ядерного топлива
Отработанная технология позволила осуществить пуски реакторов БН-600, БН-800. Сегодня ведутся работы по созданию более крупного коммерческого ректора на быстрых нейтронах — БН-1200. Все это непосредственно связано с событиями 50-летней давности, когда учёные сформировали основные технологические решения и многие научные достижения в этой области. Для справки: БН-350 — энергетический реактор на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем, пущенный в эксплуатацию 16 июля 1973 года на первой советской АЭС с реактором на быстрых нейтронах в г. Шевченко, Казахская ССР. 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.
Кроме реакторного блока в ОДЭК входит пристанционный завод, состоящий из модуля переработки облученного смешанного уран-плутониевого топлива и модуля фабрикации-рефабрикации, где будут изготавливаться тепловыделяющие элементы для БРЕСТ. На заводе планируется производить топливо, компоненты которого со временем будут извлекаться из облученного ядерного топлива ОЯТ. Благодаря переработке ОЯТ топливный цикл удастся замкнуть.
Создание такого цикла на ОДЭК предусматривает включение в топливо минорных актинидов радиотоксичных трансурановых элементов, образующихся в процессе облучения для их последующей трансмутации. 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.
Эта технология подразумевает повторное использование не только плутония, но и остаточного количества урана-235. 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.
Успешная реализация этого проекта позволит нашей стране стать первым в мире носителем атомной технологии, полностью отвечающей принципам устойчивого развития — в экологичности, доступности, надежности и эффективности использования ресурсов», — сказал Алексей Лихачев. Интегральная конструкция и физика реакторной установки позволяют исключить аварии, требующие эвакуации населения. Ранее, к 2023 году, планируют построить комплекс по выпуску топлива, а к 2024 году — модуль переработки облученного топлива. Такие аппараты ранее не строились, то есть это принципиально новые реакторы. Их сторонники делают упор на важные преимущества свинцовых реакторов с точки зрения безопасности и экономики, свои аргументы есть у скептиков», — говорит директор автономной некоммерческой организации для поддержки развития атомной науки, техники и образования «АтомИнфо-Центр» Александр Уваров.
Атомный феникс для вечного двигателя
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. «Росатом» приступил к строительству в России атомного энергоблока с инновационным реактором на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300. 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 Северске началось капитальное строительство линий электропередачи (ЛЭП) для реализации схемы выдачи мощности будущего энергоблока с инновационным реактором на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем БРЕСТ-ОД-300. Реакторы на быстрых нейтронах способны нарабатывать плутоний, которого хватит, чтобы обеспечить собственную работу и при необходимости другие реакторы новым топливом. В нем реакторы на быстрых и на тепловых нейтронах будут работать совместно, обмениваясь топливом.
журнал стратегия
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.
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. Переработка позволяет сократить количество используемых природных ресурсов, а также снизить выбросы парниковых газов — и то и другое хорошо для экологии. В перспективе можно обеспечить им атомную энергетику на тысячелетия вперед, сделав ее безотходной, и тогда реакторы на быстрых нейтронах станут своеобразными вечными двигателями, которые будут снабжать потребителей копеечной электроэнергией. Подобные испытания уже велись, но ранее успеха никто не добился. Если взглянуть на мировой опыт, то впервые реактор на МОКС-топливе построили французы. Французский реактор "Феникс". Сейчас МОКС-топливо используют во французских реакторах на тепловых нейтронах, но его доля не превышает трети активной зоны.
У этого проекта есть свое название — «Прорыв». 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.
Хранение такого топлива — настоящая проблема для большинства стран мира. 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.
Быстрые нейтроны на земле, под водой и в реакторах Поднебесной: кто этому прокладывал дорогу?
Блок № 4 Белоярской АЭС оснащен реактором на быстрых нейтронах БН-800 установленной электрической мощностью более 800 МВт. Многоцелевой научно-исследовательский реактор на быстрых нейтронах четвертого поколения поможет изучению технологий двухкомпонентной ядерной энергетики и другим научным целям. 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. Несмотря на то, что разработкой реакторов на быстрых нейтронах занимались еще в СССР, для промышленного производства МОКС-топлива пришлось построить отдельный завод. 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?
Россия сделала шаг к энергетике будущего
Раньше в российские реакторы на быстрых нейтронах загружали обычное урановое топливо, так как на них отрабатывали натриевые технологии. Физико-энергетический институт остается лидером в разработке и формировании реакторов на быстрых нейтронах. В Северске началось капитальное строительство линий электропередачи (ЛЭП) для реализации схемы выдачи мощности будущего энергоблока с инновационным реактором на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем БРЕСТ-ОД-300.
В Волгодонске отгрузили реактор на быстрых нейтронах
| АО "ТВЭЛ" представило инновационные решения для замыкания ядерного топливного цикла | Начался монтаж первой в мире реакторной установки на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем — реактора четвёртого поколения БРЕСТ-ОД-300. |
| Реакторы на быстрых нейтронах: как Россия оказалась впереди планеты всей | Причина, по которой нет плутониевых реакторов на быстрых нейтронах, впрочем, весьма простая. |
| Быстрые нейтроны на земле, под водой и в реакторах Поднебесной: кто этому прокладывал дорогу? | На Белоярской АЭС после планово-предупредительного ремонта (ППР) включили в сеть энергоблок № 4 с реактором на быстрых нейтронах БН-800. |
| АО "ТВЭЛ" представило инновационные решения для замыкания ядерного топливного цикла | БН-1200М, как следует из названия — это модернизированный реактор на быстрых нейтронах электрической мощностью 1200 МВт. |
| Уникальный реактор обеспечит энергетическое будущее России | «Росатом» начал монтаж первой в мире реакторной установки естественной безопасности на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем. |
Росатом делает значительный шаг вперед в трансмутации отходов уранового топлива
Так реактор на быстрых нейтронах, использующий отработанное топливо, уже вовсю работает на Белоярской АЭС. В реакторах на быстрых нейтронах обходятся без замедлителей. 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?