Блок № 4 Белоярской АЭС оснащен реактором на быстрых нейтронах БН-800 установленной электрической мощностью более 800 МВт. «Прорыв» относится к поколению так называемых реакторов на быстрых нейтронах, работающих по принципу замкнутого цикла, то есть без отходов. При выстраивании двухкомпонентной атомной энергетики с замыканием ядерного топливного цикла то, что не знали куда деть, становится ценнейшим сырьем – реакторы на быстрых нейтронах «питаются» тем, что остается после работы обычных реакторов.
Multi-Purpose Fast Reactor (MBIR)
С моей точки зрения именно реактор на быстрых нейтронах это самое значимое, что создала Россия после перестройки. Но картина решительно меняется при рассмотрении широкомасштабного внедрения ядерных реакторов на быстрых нейтронах и замыкании топливного цикла. 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. Здесь были выдвинуты и реализованы идеи создания реакторов на быстрых нейтронах и реакторов с прямым преобразованием ядерной энергии в электрическую. К тому же реакторы на быстрых нейтронах могут вовлекать в реакцию природный уран-238, что увеличивает общую долю топлива, которую можно «выжечь» в реакторе.
"Росатом" надеется ввести реактор "БРЕСТ" в 2028-2029 гг
Реактор БРЕСТ-ОД-300 работает на быстрых нейтронах, в качестве теплоносителя выступает свинец. Вообще-то, Россия не является пионером в создании реакторов на быстрых нейтронах, но она стала первой, кто преуспел в этом. К тому же реакторы на быстрых нейтронах могут вовлекать в реакцию природный уран-238, что увеличивает общую долю топлива, которую можно «выжечь» в реакторе. «Прорыв» предусматривает создание ядерных энергетических технологий нового поколения на базе замкнутого топливного цикла с использованием реакторов на быстрых нейтронах.
В России появился «вечный» ядерный реактор
Физико-энергетический институт остается лидером в разработке и формировании реакторов 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. Несмотря на то, что разработкой реакторов на быстрых нейтронах занимались еще в СССР, для промышленного производства МОКС-топлива пришлось построить отдельный завод. Против продаж реакторов на быстрых нейтронах резко выступает США.
В России до сих пор работают 10 ядерных реакторов «чернобыльского типа». Безопасны ли они?
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. БН-1200М, как следует из названия — это модернизированный реактор на быстрых нейтронах электрической мощностью 1200 МВт. Физико-энергетический институт остается лидером в разработке и формировании реакторов на быстрых нейтронах.
Россия на пороге создания нового реактора на быстрых нейтронах
Физико-энергетический институт остается лидером в разработке и формировании реакторов на быстрых нейтронах. В нем реакторы на быстрых и на тепловых нейтронах будут работать совместно, обмениваясь топливом. 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. Фактически реактор на быстрых нейтронах превратится в «перпетуум мобиле». Энергоблок №4 с реактором на быстрых нейтронах БН-800 (800 МВт) включен в энергосистему России и уже поставляет электроэнергию.
Бесконечная энергия: в России придумали способ сделать атомные электростанции «вечными»
В будущем использование свинцового энергоносителя позволит и вовсе уйти от водяного пара во втором контуре. Высокая температура свинцового теплоносителя в первом контуре позволяет, например, питать от него газовую турбину с замкнутым циклом, чей КПД будет даже выше, чем паровой турбины на сверхкритическом водяном паре. Нейтроны не терять! Использование свинца в качестве теплоносителя позволяет направить практически все вылетевшие при делении ядер нейтроны назад — в топливные сборки. Поглощение быстрых нейтронов ураном-238 идет очень легко — он очень «жадный» на захват пролетающих через него частиц с высокой энергией.
Захватив нейтрон, уран-238 превращается в изотоп другого химического элемента — в плутоний-239. А это, как мы знаем, тоже ядерное топливо, основа всего ядерного оружия в современном мире.
Их начали разрабатывать в мире еще в 2000-х, они должны стать более безопасными, надежными и экономически эффективными относительно предыдущих вариантов. Слово «быстрый» в названии означает, что ядерная реакция в установке идет при участии быстрых нейтронов. Кинетическая энергия у них выше, чем у тепловых, однако именно на основе последних сейчас работают практически все мировые АЭС. Важная особенность быстрых реакторов — способность производить больше делящихся материалов, чем потреблять. Сочетание «естественная безопасность» говорит о том, что безопасность работы реактора достигается не за счет усложнения его конструкции, а благодаря максимальному использованию законов природы и свойств материалов. Поэтому в установках данного типа при разгерметизации первого контура исключены пожары, химические или тепловые взрывы — в отличие от схем на основе натрия, который бурно реагирует с водой и воздухом. Естественная безопасность обеспечивается и благодаря интегральной компоновке реакторной установки в тепловых моделях реактор и парогенератор разнесены в пространстве. Пространство между полостями при сооружении поэтапно заливается бетонным наполнителем», — объясняет генеральный конструктор проектного направления «Прорыв» Вадим Лемехов.
Благодаря интегральной компоновке весь объем теплоносителя собран в реакторе, поэтому аварии с потерей охлаждения активной зоны невозможны. Такие особенности установки позволили отказаться от массивной гермооболочки, ловушки расплава, большого объема обеспечивающих систем, а также дали возможность снизить класс безопасности внереакторного оборудования. Новое топливо Для быстрых реакторов необходимо специальное топливо, обычно оксиды урана или урана и плутония. СНУП-топливо получают из обедненного урана, оставшегося после обогащения, и энергетического плутония, произведенного из облученного топлива, с помощью технологии карботермического синтеза.
БН-1200М — это "быстрый" реактор нового поколения, который должен стать типовым проектом для энергоблока мощностью 1200 МВт с реактором на быстрых нейтронах и жидким натрием в качестве теплоносителя. С помощью этой установки в России должна быть реализована концепция двухкомпонентной атомной энергетики с реакторами большой мощности как на тепловых, так и на быстрых нейтронах, и замкнутым ядерным топливным циклом, когда в производстве свежего топлива планируется использовать вторичные продукты — обедненный уран, плутоний и регенерированный уран, выделенный из облученного топлива. 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.
Но если посчитать, то зарабатываем мы на поставках не так уж много — в районе 1 млрд долларов в год. И поставки можно было бы относительно безболезненно прекратить под напором «взволнованной патриотической» общественности. Но очевидно, что, раз мы этого не делаем, значит, на то есть стратегические интересы, и, собственно говоря, они не являются секретными, поэтому объясним максимально доступно. Начнём с того, что в США тоже есть «взволнованные патриоты», и они тоже настойчиво требуют прекратить закупку ядерного топлива в России. По их мнению, русские заманили американцев в коварную ловушку и за счёт поставок своего недорогого топлива для АЭС за десятилетия полностью уничтожили американскую индустрию по его производству и подсадили штаты на настоящую «российскую урановую иглу». Таким образом, Россия своими поставками долгое время, фактически, сдерживала развитие передового технологического сектора в США, да ещё и зарабатывала на этом. В конце прошлого года известный «сливной бочок» агентство «Блумберг», которое некоторые почему-то по-прежнему называют авторитетным деловым изданием, подняло панику о российских поставках, и на этой волне Палата представителей конгресса США единогласно одобрила законопроект, запрещающий поставки урана, обогащённого в России, для американских атомных электростанций. Правда, документу ещё нужно пройти через сенат и быть подписанным президентом страны Джо Байденом. Кроме того, в США есть и другие силы, которые яростно такому проекту противятся. Это, как ни удивительно, американские атомщики. Цены вверх Не то чтобы американские атомщики не были «патриотами», просто они понимают, что русские стабильно поставляют им качественное топливо, которое в США делать давно разучились. Любой политический запрет может привести к коллапсу, необходимости поиска альтернативных поставщиков и удорожанию, ведь на то, чтобы наладить выпуск собственного топлива, потребуются годы или десятилетия. В Европе, кстати, ситуация такая же — российский уран выведен из-под санкций, ведь некоторые АЭС, например, в Венгрии, Болгарии, Чехии, Словакии, Финляндии, из-за своей конструкции могут работать только на нашем топливе. Поэтому та же Венгрия регулярно блокирует любые попытки прикрепить уран к очередному санкционному пакету. Вся истерика, затеянная в западных СМИ и поддержанная почему-то некоторыми голосами и внутри России, пока привела лишь к тому, что цены на уран взлетели до максимума с 2007 года. Что, в общем-то, снова увеличивает нашу прибыль.
Ядерный спор: Ученый и "Росатом" разошлись в вопросе о развитии отрасли
Ниже приводим небольшой рассказ о том, какую именно проблему пытаются решить на Белоярской АЭС, а также мнение независимого физика-ядерщика Андрея Ожаровского по поводу реалистичности такой технологии и ответ самой Белоярской АЭС. Вопрос тем интереснее, что в Челябинской области снова заговорили о проекте Южно-Уральской атомной станции , и не исключено, что речь идет о тех же реакторах на быстрых нейтронах серии БН, которые в Росатоме позиционируют как новое слово в энергетике. При работе реактора выгорает небольшая часть урана, то есть отработавшее ядерное топливо ОЯТ состоит в основном из того же природного урана-238. Но к его массе примешиваются крайне опасные продукты деления урана, их дочерние продукты распада и трансурановые элементы. Часть из них имеет небольшой период полураспада и нейтрализуется сравнительно быстро — для этого ОЯТ выдерживают в приреакторных бассейнах.
Период полураспада плутония-238 — около 88 лет, плутония-239 — 24 тысячи лет, плутония-240 — почти 6,6 тысячи лет. Это создает огромную проблему с хранением таких отходов: надежного способа их захоронения не придумано, и не факт, что это в принципе возможно как можно планировать что-то на тысячи лет? Помимо плутония, есть еще одна группа изотопов-долгожителей, которые называют минорные актиноиды: нептуний, америций, кюрий. Например, период полураспада америция-243 близок к 7,4 тысячи лет, а у нептуния-247 он превышает 2 миллиона лет.
Еще с советских времен физики-атомщики предлагали дожигание этих элементов в реакторах процесс называется трансмутация , чтобы превращать их в изотопы с меньшим сроком жизни. С конца 2022 года реактор БН-800 работает на МОКС-топливе, то есть смеси оксидов урана и плутония, «утилизируя» последний в том числе технология подходит для переработки оружейного плутония. Сейчас же реактор БН-800 готовят к работе на экспериментальном топливе с содержанием упомянутых минорных актиноидов, что, по заявлениям Росатома, должно замкнуть ядерный топливный цикл. К тому же реакторы на быстрых нейтронах могут вовлекать в реакцию природный уран-238, что увеличивает общую долю топлива, которую можно «выжечь» в реакторе.
Если эксперимент удастся, реактор БН-800 сможет питаться «отработкой» других реакторов, вторично используя ОЯТ и расширяя топливную базу для атомной энергетики. Звучит заманчиво, не так ли? Теперь слово Андрею Ожаровскому, далее — его мнение от первого лица. Первая причина, почему использование таких реакторов — это тупиковый путь: потому что это дорого.
То есть они сами же признают, что мы экономически убыточны, и дальше начинается свистопляска про то, что всё это хорошо, прогрессивно и ново. Но чтобы понять, насколько это ново, скажу так: во Франции реакторы с натриевым теплоносителем на быстрых нейтронах под названием «Феникс» и «Суперфеникс» работали, причем второй имел мощность 1200 МВт, то есть был абсолютно нормальным промышленным энергоблоком. И реакторы такого типа были отключены французами, потому что приносили убытки. Там не случилось катастроф, но такие реакторы сложно поддерживать в стабильном состоянии, поэтому они отключались, чтобы спасти Францию и мир от нового Чернобыля.
И эти отключения еще больше убивали экономику процесса.
Это флагманский проект КНР в области «быстрой» атомной энергетики. Заказчику отгружены первые тепловыделяющие сборки для стартовой загрузки реактора. Топливная компания в очередной раз подтвердила, что готова реализовывать сложные проекты в нестандартных условиях, гибко подходить к требованиям наших партнеров. Это уникальная по своей сложности и инновационности задача, а топливная компания Росатома «ТВЭЛ» строго выполняет свои обязательства по поставкам серийного топлива CFR-600, заявил Григорьев.
Сама установка скрыта под этим оранжевым колпаком, а по большим трубам разогретый теплоноситель поступает в парогенераторы", — отметил корреспондент. Именно этот инновационный реактор на быстрых нейтронах стал настоящей мировой сенсацией, когда первым на планете целый год вырабатывал энергию на МОКС-топливе.
Так называют радиоактивный коктейль, который образуют классические атомные станции в процессе работы. Ученые сумели превратить опасные соединения в топливо, которого хватит на тысячи лет. Ядерная реакция происходит в тепловыделяющей сборке, которая находится в активной зоне реактора. При попадании нейтрона, ядро урана делится на две части, которые разлетаются с большой скоростью. При этом выделяется большое количество тепловой энергии и образуются новые нейтроны. И это та технология, где мы пока недостижимы для всего остального мира", — заявил Иван Филин, первый заместитель главного инженера БАЭС.
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 мы прорвемся, то станем неуязвимыми извне.
Российские ученые: Реактор БН-800 полностью переведен на МОКС-топливо
Российские атомщики приступили к важному этапу в реализации проекта, способного изменить расклад сил в мировой энергетике «РОСАТОМ» Запуск реактора БРЕСТ запланирован на конец 2026 года «Росатом» начал монтаж первой в мире реакторной установки естественной безопасности на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем. Этот реактор — основной элемент строящегося на площадке Сибирского химического комбината опытно-демонстрационного энергокомплекса ОДЭК. Комплекс, в свою очередь, является частью проекта «Прорыв», главная цель которого — создание и реализация замкнутого ядерного топливного цикла, а с ним и изменение облика атомной энергетики во всем мире. Новый реактор Установка называется БРЕСТ-ОД-300 — это аббревиатура, сложенная из слов «быстрый реактор естественной безопасности со свинцовым теплоносителем, опытный демонстрационный, мощностью 300 МВт». Их начали разрабатывать в мире еще в 2000-х, они должны стать более безопасными, надежными и экономически эффективными относительно предыдущих вариантов. Слово «быстрый» в названии означает, что ядерная реакция в установке идет при участии быстрых нейтронов. Кинетическая энергия у них выше, чем у тепловых, однако именно на основе последних сейчас работают практически все мировые АЭС. Важная особенность быстрых реакторов — способность производить больше делящихся материалов, чем потреблять. Сочетание «естественная безопасность» говорит о том, что безопасность работы реактора достигается не за счет усложнения его конструкции, а благодаря максимальному использованию законов природы и свойств материалов.
Поэтому в установках данного типа при разгерметизации первого контура исключены пожары, химические или тепловые взрывы — в отличие от схем на основе натрия, который бурно реагирует с водой и воздухом. Естественная безопасность обеспечивается и благодаря интегральной компоновке реакторной установки в тепловых моделях реактор и парогенератор разнесены в пространстве. Пространство между полостями при сооружении поэтапно заливается бетонным наполнителем», — объясняет генеральный конструктор проектного направления «Прорыв» Вадим Лемехов.
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. Эксперименты продолжились. Начиная с 1969 года в НИИ атомных реакторов в Димитровграде работает БОР-60 — в нём исследуют топливо и материалы для быстрых реакторов. Затем был БН-600, который запустили в 1980-м, — он, кстати, также действует до сих пор.
В январе 1997 года получил лицензию на производство проект реактора БН-800, в декабре 2015-го блок с этим реактором заработал на Белоярской АЭС. Мы берём ядерные отходы, делаем из них МОКС-топливо, кидаем его в реактор, оно там выделяет энергию, производит плутоний — и так до бесконечности? Если говорить простым языком, из отработанного МОКС-топлива сначала удаляются вредные и ненужные продукты ядерной реакции — осколки деления. А уран и плутоний остаются. Мы «подливаем» в них недостающие элементы — и вот тогда снова отправляем работать в реактор. У МОКС-топлива есть ещё одно преимущество, как подарок будущим поколениям, — замыкание топливного цикла с точки зрения утилизации америция и нептуния.
Первая информация о последствиях взрыва появилась в шведских СМИ после того, как над страной появилось радиоактивное облако. В отсутствии достоверной информации и внятных комментариев со стороны властей зарубежные издания стали распространять непроверенные данные, основанные на слухах. Советские газеты в ответ обвинили «определенные круги» за рубежом в попытках нагнетать обстановку. Михаил Горбачёв обратился к советским гражданам только 14 мая, спустя почти три недели после катастрофы. Кроме того, это положило начало новой эре международной кооперации по вопросам ядерной безопасности. В августе 1986 года Международное агентство по атомной энергии провело конференцию в Венне, где советские ученые проявили беспрецедентный для того времени уровень открытости, сообщив подробности инцидента, говорит Де Геер, который также присутствовал на той конференции. После жуткой аварии в конструкцию работающих РБМК-1000 были внесены изменения: стало использоваться более обогащенное топливо, было увеличено количество управляющих стержней, введены дополнительные ингибиторы для избежания потери контроля над реактором при низких мощностях. Три оставшихся реактора Чернобыльской АЭС находились в эксплуатации до 2000 года. В Литве также оставались два РБМК, которые впоследствии были закрыты по требованию после того, как страна стала членом Европейского союза. К настоящему моменту четыре эксплуатирующихся РБМК находится в Курске, три в Смоленске и еще три в Санкт-Петербурге четвертый был закрыт в декабре 2018 года. Вряд ли можно повысить безопасность РБМК в целом до уровня, который можно ожидать от аналогичного реактора западного образца», — добавляет Эдвин Лайман. В дополнение к этому Де Геер отмечает, что эти реакторы не предусматривают наличие защитных систем полной локализации, которая имеется у реакторов западного образца. Эти системы представляют собой щиты из свинца и стали и предназначены для удержания радиоактивного газа или пара от выбросов в атмосферу в случае аварии. Необходим более жесткий контроль Инженеры лицом к лицу сталкиваются с проблемами атомных станций и должны их преодолевать. Несмотря на потенциал последствий аварии на АЭС для всего мирового сообщества по-прежнему не существует международных соглашений, в которых было бы четко прописано, что именно можно считать «безопасной» атомной электростанцией, говорит Лайман. Он отмечает, что Конвенция о ядерной безопасности требует от стран полной прозрачности в отношении принятых мер безопасности эксплуатации АЭС и допускает экспертную оценку этих систем, но законодательно не существует никаких принудительных механизмов и санкционных мер по соблюдению этих требований. Отдельные страны имеют свои независимые регулирующие органы, однако их независимость ограничивается тем, насколько им ее обеспечивают местные органы власти, говорит Лайман. Несмотря на то, что помимо СССР никто больше не строил реакторы типа РБМК-1000, в некоторых странах предложены новые проекты реакторов, где также имеет наличие пустотный коэффициент реактивности. Например, этот принцип используется в реакторах-размножителях на быстрых нейтронах РРБН , в которых по мере роста мощности производится больше расщепляющегося материала. Подобные реакторы построены, например, в Китае, России, Индии и Японии. Хотя в последнем случае реактор не работает и его планируется полностью вывести из эксплуатации. Индия отстает от графика ввода в эксплуатацию своего реактора на 10 лет.
В них тепловыделяющие элементы твэлы отдают в воду большое количество тепла в процессе деления нейтронов. Примерно раз в пять лет твэлы нужно заменять. Их деактивируют, а опасные элементы отправляют в спецхранилище для отработавшего ядерного топлива ОЯТ. 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.
Ядерный спор: Ученый и "Росатом" разошлись в вопросе о развитии отрасли
Первым атомным реактором на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем стал американский EBR I, запущенный 20 декабря 1951 года, но к электросетям он подключен не был, энергия использовалась в основном для освещения здания, в котором находился реактор. В 1965 году реактор остановили и запустили второй такой же, но в 1994 году остановили. Владельцы АЭС США — в основном частные компании, они не видят коммерческих преимуществ в быстрых реакторах по сравнению с обычными «тепловыми». Да и тема обеспечения человечества практически вечной энергетической базой американцам не близка.
Не вышло у американцев и с военным использованием натриевых быстрых реакторов. Натрий бурно реагирует с водой и горит на воздухе, что усложняет любую аварию с утечкой теплоносителя. Поэтому после трехлетней эксплуатации единственной американской подлодки с натриевым теплоносителем USS Seawolf были сделаны отрицательные выводы о применимости такого типа реакторов в подводном флоте, на самой подлодке реактор был заменен на обычный водо-водяной, и эксперименты с использованием быстрых реакторов Пентагон прекратил.
Однако из-за нескольких аварий его неоднократно останавливали, запускали снова, потом снова останавливали и окончательно заглушили в феврале 2010 года, так и не выведя на проектную мощность. 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.
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.
Пока во всех действующих установках используется расплавленный натрий, который активно взаимодействует с водой. Металл всплывает на ее поверхности и плавится, попутно выделяется водород, который может воспламениться. Полностью от воды в реакторе не избавиться: пар нужен, чтобы крутить турбину. Поэтому сейчас в России проектируют и строят реакторы со свинцовым теплоносителем — они менее активно взаимодействуют с водой. В мире есть только два энергетических реактора на быстрых нейтронах — БН-600 и БН-800. Они находятся в России на территории Белоярской атомной электростанции. Еще два отечественных реактора научно-исследовательские. Также есть по одному исследовательскому реактору в Индии и Китае. Замкнутый ядерно-топливный цикл Главный плюс реактора на быстрых нейтронах — возможность организовать замкнутый цикл использования ядерного топлива: из отработанного топлива можно достать «недогоревшие» атомы, сделать из них новую порцию топлива и снова дать ему поработать в реакторе — и так несколько раз. По мнению ученых, это повысит эффективность использования природных запасов урана и уменьшает количество отходов. Дмитрий Рудик ведущий инженер научного исследовательского ядерного университета МИФИ На специальных радиохимических заводах из отработанного ядерного топлива выделяют уран 238U, которого очень много после «работы» в «медленном» реакторе, а также остатки 235U и плутония. По словам эксперта, реактор на быстрых нейтронах позволит повторно использовать отработанное топливо, что потенциально может обеспечить человечество электроэнергией на тысячи лет. К тому же замкнутый топливный цикл поможет избавляться от долгоживущих радиоактивных ядер, которые в противном случае пришлось бы где-то хранить. При переходе на замкнутый цикл задач придется решить немало. Переработка топлива, побывавшего в реакторе, — долгий и непростой процесс.
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. И живым памятником выдающемуся ученому-физику, организатору и вдохновителю многих перспективных проектов Александру Ильичу Лейпунскому. Об этом и многом другом - в специальном проекте RG.