По сути, реактор на быстрых нейтронах превратится в “перпетуум мобиле”. отметил директор Белоярской АЭС Иван Сидоров.
Что дадут "быстрые нейтроны" в ближайшей перспективе?
- Энергоблок № 4 Белоярской АЭС полностью перешел на уран-плутониевое МОКС-топливо | Пикабу
- Росатом делает значительный шаг вперед в трансмутации отходов уранового топлива
- Быстрое семейство
- Multi-Purpose Fast Reactor (MBIR)
Бесконечная энергия: в России придумали способ сделать атомные электростанции «вечными»
Это первое промышленное, а не экспериментальное применение реактора на быстрых нейтронах. Идея ЗЯТЦ заключается в том, чтобы извлекать энергию из радиоактивных материалов, которые до сих пор считались отходами и подлежали захоронению. Что само по себе крайне дорого и опасно.
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.
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. Единственной страной кроме России, сумевшей запустить реактор на быстрых нейтронах промышленной мощности, оказалась Франция. Реактор «Феникс» был подключён к сети в 1973 году. За время эксплуатации зафиксировано четыре случая внезапного резкого снижения реактивности реактора, то есть нарушения цепной реакции. Выяснить физику этого явления не удалось, что стало одной из причин отказа Франции от дальнейшего развития направления быстрых реакторов. Другой причиной стала невозможность получить от «Феникса» хоть какую-то экономическую эффективность. В 2010 году проект был окончательно закрыт. Сейчас в мире действует около десятка экспериментальных реакторов на быстрых нейтронах мощностью не более 20 МВт. Кто нас догонит? Первые быстрые реакторы в нашей стране использовались для наработки плутония, который после обогащения превращался в компонент атомной бомбы.
Он был остановлен в 1 995 г. Японские специалисты считают, что «наличие в Японии быстрых реакторов признано жизненно важным для успешного развития национальной ядерной энергетики» [6]. А в местечке Роккасё префектуры Аомори завершаются работы по вводу в строй завода по переработке ОЯТ и получению уран-плутониевой смеси» [7]. Опытный реактор на быстрых нейтронах построен и в Китае. Об этом подробно писал журнал «Бюллетень по атомной энергии» в 2007 г. Индия в рамках программы, рассчитанной до 2017 г. Вопросам развития направления быстрых реакторов большое внимание уделяет индийское руководство, о чем свидетельствует хотя бы следующее сообщение: «Индия в рамках программы, рассчитанной до 2017 года, решила соорудить еще четыре 500-мегаваттных реактора на быстрых нейтронах» [9]. В настоящее время на площадке ядерного комплекса Калпаккам сооружается две установки на быстрых нейтронах, ассигнования на это уже составили более 727 млн долл. Там же планируются построить еще две из названных АЭС, а еще для двух ищут место. 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? Советский Союз постоянно работал над созданием замкнутого топливного цикла в своей стране. И создание реакторов на быстрых нейтронах было одним из основных и постоянных направлений программы развития ядерной энергии. Опытный аппарат БН-60 в г. Димитровграде, ныне остановленный опытно-промышленный реактор БН-350 в Казахстане, а также успешно работающий один из лучших реакторов России БН-600 на Белоярской АЭС - все это серьезный опытный полигон будущего быстрой ядерной энергетики. В декабре 2006 г. Кириенко сказал: «Блок на быстрых нейтронах БН-600, расположенный на Белоярской атомной станции, уникален. Это зона наших конкурентных преимуществ. Здесь Россия безусловный лидер. Следующий шаг - это строительство БН-800. Своевременный ввод БН-800 является ключевой позицией и принципиальным вопросом с точки зрения значимости для будущего развития ядерной энергетики» [10]. Ввод в эксплуатацию БН-800 Федеральной целевой программой «Развитие атомного энергопромышленного комплекса России на 2007-2010 годы и на перспективу до 2015 года» запланирован на 2012 г. Дальше это будет положено в основу разработки уже коммерческого реактора в полном смысле этого слова. Мы настроены оптимистично: он может появиться к 2020 г. Хочется сослаться еще на одну статью, связанную с проблемой быстрых реакторов. Он отметил, что в июне 2006 г. В 2012 г. Однако на этом развитие станции не должно остановиться, для чего уже в 2010 г. Остановимся также на состоявшейся в конце ноября 2007 г. Второй Международной научно-технической конференции «Развитие атомной энергетики на основе замкнутого топливного цикла с реакторами на быстрых нейтронах». Россия будет иметь конкурентоспособный, отработанный и испытанный реактор на быстрых нейтронах. Строящийся реактор БН-800 и планирующийся БН-1 800 будут работать на смешанном уран-плутониевом топливе. Реализация этих идей даст Уралу после 2020 г. Более того, перевод БН-800 и БН-1 800 на замкнутый топливный цикл и постепенное сжигание в них трансурановых изотопов позволит России сохранить первенство в реализации программы быстрых реакторов. Немаловажным является и тот факт, что мощность российского серийного блока на быстрых нейтронах будет выше, чем у западных аналогов, что также принципиально важно. Вопрос о возможности производства смешанного оксидного топлива для загрузки быстрых реакторов подробно обсуждался в конце прошлого года с руководством управлений Росатома, отвечающих за обращение с ОЯТ и РАО. В ходе дискуссии выяснилось, что к 2012 г. Этого будет достаточно для загрузки нового реактора. Следовательно, за период с 2012 по 2020 г. Реактор БН-800, согласно данным работы Л. Рябева и др. Состоявшиеся переговоры главы российской атомной отрасли С. 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.
Реактор на быстрых нейтронах
- Новый реактор
- Российские атомщики совершили «Прорыв» за всё человечество
- Бесконечная энергия: «Росатом» строит первый в мире реактор с замкнутым циклом
- Реактор БН-800 проработал год на топливе из отработавшего ядерного топлива
- В России разработали «вечное» топливо для АЭС - Hi-Tech
- Что дадут "быстрые нейтроны" в ближайшей перспективе?
Российские ученые: Реактор БН-800 полностью переведен на МОКС-топливо
Научно-техническая конференция «Развитие технологии реакторов на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем (БН-2023)». Эксперт Уваров: Россия сделала новый важный шаг к атомной энергетике будущего. отметил директор Белоярской АЭС Иван Сидоров.
Россия создала нейтронный «Прорыв»
| В России появился «вечный» ядерный реактор | Заметим, что и быстрые нейтроны появились в Поднебесной не без участия России. |
| Multi-Purpose Fast Reactor (MBIR) | | Новый ядерный реактор на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем должен стать демонстратором уникальной технологии – полностью замкнутого ядерного топливного цикла. |
| Россия запустила модель Реактора будущего или «Секрет» поставок урана в США | Раньше в российские реакторы на быстрых нейтронах загружали обычное урановое топливо, так как на них отрабатывали натриевые технологии. |
| Ядерный спор: Ученый и "Росатом" разошлись в вопросе о развитии отрасли | Здесь были выдвинуты и реализованы идеи создания реакторов на быстрых нейтронах и реакторов с прямым преобразованием ядерной энергии в электрическую. |
Россия сделала шаг к энергетике будущего
По сути, реактор на быстрых нейтронах превратится в “перпетуум мобиле”. Рассказываем, как устроены реакторы на быстрых нейтронах и почему они могут в корне изменить наше представление об энергетике. — лидерство России в мире по реакторам на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем. То есть в отработавшем топливе реактора на быстрых нейтронах можно добиться выхода делящегося вещества равного или большего, чем было загружено в него изначально.
Радиационные явления в реакторных материалах обсудили в Обнинске
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? Мне тут задали вопрос, на который сходу не получилось ответить, "а чем реакторы на быстрых нейтронах лучше обычных, ВВР например? Фактически реактор на быстрых нейтронах превратится в «перпетуум мобиле».
Россия на пороге создания нового реактора на быстрых нейтронах
Американский журнал Power, одно из старейших профессиональных изданий, назвал это событие в числе главных в мировой энергетике. Через год загрузили более крупную партию, еще 160 тепловыделяющих сборок, и с того времени при всех последующих перегрузках использовали только инновационное топливо. Осенью 2023 года заменили и их. Во-первых, экономика и промышленность нашей страны будут обеспечены чистой атомной электроэнергией на сотни лет. Во-вторых, появится почти вечный двигатель, не требующий расходования невозобновляемых ресурсов для производства электроэнергии.
Это именно та веха, ради которой изначально проектировался БН-800, строился уникальный атомной энергоблок и автоматизированное производство топлива на ГХК», — сказал он. Его применение в десятки раз увеличит топливную базу атомной энергетики. Кроме того, теперь отработавшее ядерное топливо других АЭС можно вместо хранения использовать повторно, в БН-800.
Но производства этого топлива не было, его нужно было создавать. И в 2010 году уже стало ясно, что когда нужно будет загружать топливо в реактор, готово оно не будет. Тогда перед конструктором поставили срочную задачу: заменить проектную МОКС-зону на смешанную, где часть сборок будет содержать урановое топливо. И конструктор был вынужден принимать решения в условиях нехватки времени и с учётом всех требований, которые необходимо было соблюсти… Решения эти были связаны главным образом с распределением потока натрия — применили дроссельное устройство, которое вкручивалось снизу в топливную сборку. Как оказалось, это устройство при наших расходах натрия надёжно работать не может: там такие нагрузки, что оно просто-напросто вывинчивается и выпадает. Естественно, это касается только той части сборок их чуть больше сотни из общего количества в тысячу штук , которые пошли под замену штатных… Теперь нужно исправлять их недостатки, заменять ненадёжные части. На 2018 год энергоблок работает на номинальном уровне мощности [19]. В разделе не хватает ссылок на источники см. Информация должна быть проверяема , иначе она может быть удалена. Вы можете отредактировать статью, добавив ссылки на авторитетные источники в виде сносок. Экспериментальная демонстрация ключевых компонентов закрытого топливного цикла.
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. 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.
К «Прорыву» добавляется реактор
Опытные топливные кассеты будут загружены в реактор БН-800 на Белоярской АЭС весной 2024 года и пройдут опытно-промышленную эксплуатацию в течение трех микрокампаний ориентировочно полтора года. Минорные актиниды также называемые «младшие актиноиды» — это все остальные трансурановые элементы, помимо плутония, образующиеся в ядерном топливе в результате ядерных реакций во время эксплуатации в реакторе. Как и плутоний, эти элементы не встречаются в природе, а возникают только в результате трансмутации урана. 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.
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. И имеющаяся договоренность с Европой по обеспечению России оборудованием для машинных залов АЭС - тоже вынужденная мера, не характерная для развитых государств мира. Отрицательно сказываются на увеличении общих затрат и такие факты, как отставание наших ядерных энергоблоков по мощности от зарубежных аналогов. И мы верим, что госкорпорация «Росатом» справится с имеющимися сложностями. Названные выше меры, предпринимаемые в целях развития ядерной энергетики в нашей стране, - еще не весь объем необходимых работ. В России он должен быть комплексным - от добычи урана до захоронения радиоактивных отходов. Сегодня для заключительной стадии ядерной энергетики под Красноярском г. Железногорск срочно строится хранилище для отработанных твэлов. В практике ядерной энергетики всегда было три направления окончания ядерного топливного цикла. Понятно, что со временем позиции стран претерпевают изменения. Так, в США объем захоронений ОЯТ может стать столь велик, что трудно будет найти новые площадки помимо ныне строящегося хранилища в горах Юкка-Маунтин в штате Невада примерно в 145 км от Лас-Вегаса , поэтому придется принимать решение о переработке ОЯТ и т. Наиболее перспективным направлением является, конечно, полезное использование плутония, а с ним и других накапливающихся трансурановых элементов нептуния, америция, кюрия. Оптимальным в этом направлении является также использование плутония в реакторах на быстрых нейтронах. Это позволяет производить в них и сжигание урана-238, и увеличение за этот счет сырья для ядерной энергетики на сотни и тысячи лет. Данное направление, к сожалению, в мире пока осваивается с трудом. Так, в США разработки опытного реактора на быстрых нейтронах были прекращены без каких-либо конкретных планов по строительству более мощных промышленных установок. Но сегодня США пытаются вернуться к развитию этого направления. Во Франции после многолетних исследований на опытном реакторе «Феникс» 14 января 1986 г. Его эксплуатация закончилась неудачно, и в июне 1 997 г. В то же время продолжаются испытания реактора «Феникс», а также есть планы создания нового промышленного реактора. Япония продолжает работы по повторному введению в эксплуатацию опытного быстрого реактора «Мондзю» мощностью 280 МВт. Он был остановлен в 1 995 г. Японские специалисты считают, что «наличие в Японии быстрых реакторов признано жизненно важным для успешного развития национальной ядерной энергетики» [6]. А в местечке Роккасё префектуры Аомори завершаются работы по вводу в строй завода по переработке ОЯТ и получению уран-плутониевой смеси» [7]. Опытный реактор на быстрых нейтронах построен и в Китае. Об этом подробно писал журнал «Бюллетень по атомной энергии» в 2007 г. Индия в рамках программы, рассчитанной до 2017 г. Вопросам развития направления быстрых реакторов большое внимание уделяет индийское руководство, о чем свидетельствует хотя бы следующее сообщение: «Индия в рамках программы, рассчитанной до 2017 года, решила соорудить еще четыре 500-мегаваттных реактора на быстрых нейтронах» [9]. В настоящее время на площадке ядерного комплекса Калпаккам сооружается две установки на быстрых нейтронах, ассигнования на это уже составили более 727 млн долл. Там же планируются построить еще две из названных АЭС, а еще для двух ищут место. 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?
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.
Это послужит дальнейшему развитию реакторов на быстрых нейтронах и пониманию, что происходит в радиационных полях с различными материалами». Участники заседания также рассмотрели возможности практического применения накопленных знаний при разработке новых реакторных установок, рассказывали о своей причастности к пуску БН-350 и поделились впечатлениями. 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.
Содержание
- Российские учёные вывели реактор Белоярской АЭС на номинальную мощность
- Что даст программа "Росатома" в ближайшей перспективе?
- Multi-Purpose Fast Reactor (MBIR)
- Цитаты о СНГ
- В России до сих пор работают 10 ядерных реакторов «чернобыльского типа». Безопасны ли они?
Россия создала нейтронный «Прорыв»
Именно этот инновационный реактор на быстрых нейтронах стал настоящей мировой сенсацией, когда первым на планете целый год вырабатывал энергию на МОКС-топливе. 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. Вообще-то, Россия не является пионером в создании реакторов на быстрых нейтронах, но она стала первой, кто преуспел в этом. Мне тут задали вопрос, на который сходу не получилось ответить, "а чем реакторы на быстрых нейтронах лучше обычных, ВВР например? Ранее ядерные реакторы в России, работающие на быстрых нейтронах, загружались обычным урановым топливом, поскольку работали по обыкновенным натриевым технологиям, сообщает
В России до сих пор работают 10 ядерных реакторов «чернобыльского типа». Безопасны ли они?
Заметим, что и быстрые нейтроны появились в Поднебесной не без участия России. Сегодня в России успешно работает исследовательский реактор на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем БОР 60, однако его возраст уже перевалил за 45 лет. Элементы многоцелевого исследовательского реактора на быстрых нейтронах (МБИР) отправлены из Волгодонска в Димитроград на место постоянной сборки. Единственной страной кроме России, сумевшей запустить реактор на быстрых нейтронах промышленной мощности, оказалась Франция. Реакторы на быстрых нейтронах способны нарабатывать плутоний, которого хватит, чтобы обеспечить собственную работу и при необходимости другие реакторы новым топливом.