Сообщается, что отечественные реакторы на быстрых нейтронах ранее загружались обычным урановым топливом, т. к. отрабатывали на них натриевые технологии. В нем реакторы на быстрых и на тепловых нейтронах будут работать совместно, обмениваясь топливом. С моей точки зрения именно реактор на быстрых нейтронах это самое значимое, что создала Россия после перестройки.
Реакторы на быстрых нейтронах: как Россия оказалась впереди планеты всей
БН-1200М, как следует из названия — это модернизированный реактор на быстрых нейтронах электрической мощностью 1200 МВт. Так, без обновления парка высокопоточных реакторов с достаточным потоком быстрых нейтронов в течение пары десятилетий ядерная наука может начать ощущать серьезную нехватку инструментария. А теперь плохая новость: для ядерного реактора он не годится, так как при попадании в него нейтроном он не взрывается. Многоцелевой научно-исследовательский реактор на быстрых нейтронах четвертого поколения поможет изучению технологий двухкомпонентной ядерной энергетики и другим научным целям. Так реактор на быстрых нейтронах, использующий отработанное топливо, уже вовсю работает на Белоярской АЭС.
Российские ученые: Реактор БН-800 полностью переведен на МОКС-топливо
Но картина решительно меняется при рассмотрении широкомасштабного внедрения ядерных реакторов на быстрых нейтронах и замыкании топливного цикла. МБИР — многоцелевой исследовательский реактор на быстрых нейтронах — резко отличается от своих прошлых собратьев тем, что специально задуман как «многоликий». Начался монтаж первой в мире реакторной установки на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем — реактора четвёртого поколения БРЕСТ-ОД-300. 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. Сообщается, что отечественные реакторы на быстрых нейтронах ранее загружались обычным урановым топливом, т. к. отрабатывали на них натриевые технологии. Реакторы на быстрых нейтронах способны нарабатывать плутоний, которого хватит, чтобы обеспечить собственную работу и при необходимости другие реакторы новым топливом.
Российские атомщики совершили «Прорыв» за всё человечество
Этот проект настолько амбициозен, что включает в себя — на всякий случай — даже бюджет на внедрение в массовое сознание местного населения жутких легенд о «гиблом месте» после окончательного запечатывания могильника и его рекультивации лет сто спустя. Этот вздор преподносится как защитное гуманитарное мероприятие, дабы невежественные потомки не пытались раскопать могильник после гибели технической цивилизации. Финны хотят заработать на ядерном кладбище, утилизируя чужие отходы за немалые деньги. Россия последние десятилетия принимала неугодное на «позеленевшем» Западе отработавшее ядерное топливо. Но таким образом мы накопили значительное количество потенциальной атомной энергии, которую сможем извлечь в реакторах нового поколения. Нам еще за это и заплатили. Однако вторичное использование отработавшего ядерного топлива — далеко не самое замечательное свойство реактора БН-800 и его младшего собрата БН-600. Да и астероидную опасность никто не отменял — нельзя исключать, что нам могут понадобиться гигатонны взрывной мощности в тротиловом эквиваленте.
Это единственные в своем роде промышленные реакторы, которые относятся к классу «размножителей». Запасов этих изотопов примерно в 100 раз больше, чем запасов «обычного» энергетического урана-235. Реактор-размножитель из некогда «мусорного» обедненного урана-238 нарабатывает плутоний-239, который можно использовать как высокоэнергетическое ядерное топливо повторно — для розжига смеси из бедных изотопов. Но даже не это самое замечательное свойство новых реакторов.
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.
В январе текущего года — до двух третей. В конце сентября блок был полностью загружен МОКС-топливом, изготовленным на Горно-химическом комбинате в городе Железногорске Красноярского края. Главное преимущество реактора на быстрых нейтронах состоит в том, что он позволяет превращать отработавшее ядерное топливо в новое топливо для АЭС, образуя замкнутый ядерно-топливный цикл. Таким образом, атомная энергетика будущего, в создании которой лидируют российские атомщики, не будет иметь ядерных отходов. Кроме того, реактор на быстрых нейтронах позволяет использовать уран-238, запасов которого хватит более чем на три тысячи лет. Вообще-то, Россия не является пионером в создании реакторов на быстрых нейтронах, но она стала первой, кто преуспел в этом. 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.
Эксперт отмечает, что разработчики концепции БРЕСТ предлагают новый тип топливного цикла — пристанционный, при котором переработка отработавшего ядерного топлива ОЯТ и фабрикация из него нового топлива осуществляются непосредственно на площадке АЭС. Например, так называемые миноры — нептуний, америций и кюрий, также образующиеся при работе реактора. С ними нужно что-то делать — вернуть ли их в реактор как часть топлива, дожечь ли в специализированной установке реактор или ускоритель , или, например, отдать космонавтам, чтобы они производили из них плутоний-238 для своих нужд. Постоянный адрес новости: eadaily.
Россия сделала шаг к энергетике будущего
Несмотря на это, сегодня 10 реакторов типа РБМК-1000 все еще работают в России. Мне тут задали вопрос, на который сходу не получилось ответить, "а чем реакторы на быстрых нейтронах лучше обычных, ВВР например? — лидерство России в мире по реакторам на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем.
Россия запустила модель Реактора будущего или «Секрет» поставок урана в США
Кроме того, реакторы на быстрых нейтронах, работая на МОКС‑топливе, способны нарабатывать плутоний, которого хватит, чтобы обеспечить себя и при необходимости другие реакторы новым топливом. Несмотря на это, сегодня 10 реакторов типа РБМК-1000 все еще работают в России. 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. 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. А теперь плохая новость: для ядерного реактора он не годится, так как при попадании в него нейтроном он не взрывается.
Ядерный спор: Ученый и "Росатом" разошлись в вопросе о развитии отрасли
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. Однако, помимо заработка, помимо сдерживания мировой конкуренции, у России есть и ещё более долгосрочные интересы в этой отнюдь не простой истории. Проект «Прорыв» Россия сегодня является ключевым игроком мира в строительстве атомных электростанций, добыче урана, его обогащении и утилизации.
И кроме стран Запада нашими услугами и товарами пользуются и страны Азии, на которые мы весьма рассчитываем, ведь Китай и Индия весьма благосклонно относятся к ядерной энергетике и вкладывают в неё всё больше средств. Поэтому мы не можем позволить себе прекратить поставки кому-либо из политических соображений, ровно по той же причине, по которой Запад уже второй год мнётся с ноги на ногу, но не решается конфисковать замороженные российские активы. Доверие стоит слишком дорого, а на кону в данном случае не просто миллиарды, а будущее энергетики. 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.
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. Это два очень вредных продукта деления ядерной реакции в любом реакторе.
И реактор на быстрых нейтронах немного уменьшает их количество. То есть если топливо изначально содержит америций или нептуний, то можно таким образом облучить это топливо в реакторе на быстрых нейтронах, что они выгорят или превратятся во что-то более нейтральное, — и всё, не нужно это опасное вещество где-то хранить. Для справки В чём различие между тепловым и быстрым реактором? В первом случае в качестве теплоносителя используется вода: ядерное топливо нагревает её до температуры кипения, полученный пар вращает турбины, которые вырабатывают электричество. В БН-800 вместо воды берут натрий. Он не только позволяет использовать в качестве топлива уран-238, которого много на Земле, но ещё и намного безопаснее, потому что при одинаковой мощности давление в быстром реакторе в разы меньше, чем в тепловом, хотя вода нагревается только до 300 градусов Цельсия, а натрий — до 500, что даёт больше тепла и электричества. Не знаете, каковы результаты этого эксперимента?
Помимо МОКСа есть ещё и другие инновационные виды топлива. Но МОКС — пока самый перспективный вариант, просто потому, что уже есть и отлично работает. Реактор построен, чертежи на него есть, никто не мешает взять и в любом подходящем месте построить ещё один такой реактор. Это топливо предназначено для тепловых реакторов. СНУП-топливо представляет собой смесь обеднённого урана и плутония, однако не в оксидной, а в нитридной форме. Сырьё здесь — обеднённый или природный уран и плутоний, который в природе уже давно закончился: весь плутоний, который есть на планете, создан человеком.
БН-1200М, как следует из названия — это модернизированный реактор на быстрых нейтронах электрической мощностью 1200 МВт. Его тепловая мощность — 2800 МВт. Теплоноситель — натрий. Предусмотрено четырехпетлевое исполнение с симметричным исполнением петель. Для использования в активной зоне БН-1200М рассматриваются оксидное и нитридное топливо. БН-1200 создается на базе опыта, накопленного за много десятилетий создания и работы быстрых реакторов. В проекте БН-1200М использованы технические решения, зарекомендовавшие себя при эксплуатации энергоблоков с реакторами БН-600 и БН-800. БН-600 используется также для реакторного обоснования конструкционных материалов и топлива в проектных условиях эксплуатации. В БН-1200М учтены новые, более жесткие требования к системам безопасности и средствам управления запроектными авариями, заложены самые современные технические решения.
И реактор на быстрых нейтронах немного уменьшает их количество. То есть если топливо изначально содержит америций или нептуний, то можно таким образом облучить это топливо в реакторе на быстрых нейтронах, что они выгорят или превратятся во что-то более нейтральное, — и всё, не нужно это опасное вещество где-то хранить. Для справки В чём различие между тепловым и быстрым реактором? В первом случае в качестве теплоносителя используется вода: ядерное топливо нагревает её до температуры кипения, полученный пар вращает турбины, которые вырабатывают электричество. В БН-800 вместо воды берут натрий. Он не только позволяет использовать в качестве топлива уран-238, которого много на Земле, но ещё и намного безопаснее, потому что при одинаковой мощности давление в быстром реакторе в разы меньше, чем в тепловом, хотя вода нагревается только до 300 градусов Цельсия, а натрий — до 500, что даёт больше тепла и электричества. Не знаете, каковы результаты этого эксперимента? Помимо МОКСа есть ещё и другие инновационные виды топлива. Но МОКС — пока самый перспективный вариант, просто потому, что уже есть и отлично работает. Реактор построен, чертежи на него есть, никто не мешает взять и в любом подходящем месте построить ещё один такой реактор. Это топливо предназначено для тепловых реакторов. СНУП-топливо представляет собой смесь обеднённого урана и плутония, однако не в оксидной, а в нитридной форме. Сырьё здесь — обеднённый или природный уран и плутоний, который в природе уже давно закончился: весь плутоний, который есть на планете, создан человеком. Рано или поздно уран тоже закончится. Поэтому из имеющихся технологий построить что-то вечное пока сложно. Для чего используются нефть и газ? Для выработки тепла и электричества. Если рассуждать абстрактно, это источники энергии, как и МОКС-топливо, которое к тому же более экологично. Ведь реактор на быстрых нейтронах фактически сам перерабатывает все вредные вещества, никаких выбросов в природу нет, а то, что нужно утилизировать и хранить, имеет маленький объём. Для справки Сейчас в России хранится порядка 14 тыс. Их можно использовать для производства МОКС-топлива. Одному быстрому реактору необходимо примерно 9 тонн топлива, на которых он работает несколько лет. То есть в ближайшие сотни лет можно не беспокоиться, что страна останется без электричества. Реактор для кофеварки — Нет.