«Исследовать проблему вывода из эксплуатации быстрых реакторов можно на больших реакторах БН-600, БН-800. 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.
В Волгодонске отгрузили реактор на быстрых нейтронах
На нашем пути трудностей тоже хватало. К примеру, как и у японцев, в 2014 году на БН-800 был сломан узел загрузочной машины, затем в процессе загрузки топлива обнаружились конструкционные недочёты элементов крепления на тепловыделяющих сборках. И всё же проект полностью довели до ума. В чисто технологическом плане в создании и эксплуатации реакторов на быстрых нейтронах США, Франция, Индия, Китай, Япония, Южная Корея и все остальные страны, имеющие отношение к ядерной энергетике, отстали от России на много лет. И не факт, что вообще когда-то догонят. Технологии промышленного реактора на быстрых нейтронах невозможно воспроизвести, зная лишь физику происходящих в нём процессов.
Если БН-600 является площадкой для использования некоторых экспериментальных видов топлива, то БН-800 предполагает переход к практически безотходной ядерной энергетике и возможность широкого расширения топливной базы. Предполагается, что на нём будут отработаны промышленные технологии переработки облучённого топлива и изготовление из него новых тепловыделяющих элементов технология рециклинга. Решение этих проблем позволит увеличить эффективность использования топлива в десятки раз и во столько же уменьшить количество радиоактивных отходов. Это также позволит практически до бесконечности продлевать ресурсную базу для АЭС. Чем ещё уникален новый блок?
БН-800 уникален и тем, что имеет только ему свойственный метод самозащиты. При отклонении от нормального режима работы реактор сам останавливает ядерную реакцию. Это происходит из-за того, что в основу некоторых элементов защиты заложены естественные законы природы — к примеру, сила тяжести опустит стержни-замедлители, даже если система защиты не получит команду от человека или автоматики. В корпусе реактора отсутствует высокое давление оно всего лишь чуть выше обычного атмосферного , а сам корпус состоит из двух основного и страховочного защищённых объёмов, вложенных друг в друга по принципу матрёшки. К тому же реактор имеет интегральную компоновку: всё оборудование первого контура, подвергающееся радиационному воздействию, заключено внутрь его корпуса.
В отличие от российских реакторов на тепловых нейтронах типа РБМК и ВВЭР, использующих в качестве теплоносителя воду, на БН-800 в качестве теплоносителя, как уже упоминалось, используется жидкий натрий. Его большая теплоёмкость и большой температурный запас в течение нескольких суток не позволят реактору перегреться, даже если он останется вообще без охлаждения. В случае с водой перегрев наступает за считаные часы. Кстати, количество циркулирующего в энергоблоке жидкого натрия просто огромно — 2000 тонн, то есть примерно 45 железнодорожных цистерн. В заключение — несколько мыслей на тему высказывания президента США Обамы, что Россия — это всего лишь большая страна-бензоколонка.
На конференции был представлен широкий спектр докладов, касающихся перспектив развития технологий быстрых натриевых реакторов в России и за рубежом, нейтронной физики, теплоносителя, перспективных конструкционных материалов и оборудования. ЦАИР частного учреждения «Наука и инновации» был представлен доклад «История и перспективы развития зарубежных проектов реакторов с быстрым спектром нейтронов и натриевым теплоносителем», включающий анализ ретроспективы развития быстрых натриевых реакторов за рубежом, описание текущих зарубежных проектов реакторов типа БН и национальных программ поддержки их развития, а также результаты многокритериального сравнения данной технологии с другими инновационными реакторными системами.
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. 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.
Сообщается, что отечественные реакторы на быстрых нейтронах ранее загружались обычным урановым топливом, т. Перевод реактора на МОКС-топливо позволит ответить на целый ряд важных вопросов, а также приблизит создание технологической платформы, в основе которой будет замкнутый ядерный топливный цикл. К слову, успех Белоярской АЭС остался незамеченным для широкой публики, хотя это действительно важный шаг к атомной энергетике будущего. В июне 2022 года в него загрузили последнюю порцию, и уже в сентябре реактор был включён в сеть.
Радиационные явления в реакторных материалах обсудили в Обнинске
По сути, реактор на быстрых нейтронах превратится в “перпетуум мобиле”. Элементы многоцелевого исследовательского реактора на быстрых нейтронах (МБИР) отправлены из Волгодонска в Димитроград на место постоянной сборки. Рассказываем, как устроены реакторы на быстрых нейтронах и почему они могут в корне изменить наше представление об энергетике. В отличие от водо-водяных энергетических реакторов (ВВЭР), реактор на быстрых нейтронах в качестве теплоносителя использует не воду, а жидкий металл, в данном случае — натрий.
Россия сделала шаг к энергетике будущего
Специальный модуль создает ядерное топливо, затем оно поступает в энергоблок «Брест-ОД-300» на быстрых нейтронах, а после переработки то же самое топливо возвращается обратно в реактор, и снова по кругу. Рассказываем, как устроены реакторы на быстрых нейтронах и почему они могут в корне изменить наше представление об энергетике. 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. важный этап в развитии технологий реакторов на быстрых нейтронах и замыкания ядерного топливного цикла в России.
Мировой прорыв: уникальный реактор скоро заработает в Сибири
О том, что за топливо там используют и почему его называют «вечным», мы поговорили с руководителем отдела технологий топлива для быстрых и газовых реакторов АО «ВНИИНМ» Андреем Давыдовым. По мнению специалистов, это знаковое для всего мира событие, которое дало старт энергетике будущего. ВВЭР-1200 — мощь и безопасность: рассказываем об одном из самых распространённых реакторов в мире — В стандартных водо-водяных энергетических реакторах ВВЭР используется обогащённый уран-235, потому что тот, который выкопали из шахты, для ВВЭР не годится. А вот МОКС-топливо — это уранплутониевый оксид, который практически не горит, поэтому его можно использовать снова и снова. Для его производства подойдёт либо природный уран, которого в сотни раз больше, чем искусственно полученного изотопа, либо обеднённый — то есть отходы от технологии обогащения урана, которых и у нас в стране, и во всём мире накоплено огромное количество. Правда, использовать МОКС-топливо можно только в реакторах на быстрых нейтронах. Для справки Почти все реакторы на планете — тепловые, и работают они на изотопе уран-235. 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.
Технические трудности и экономические затраты создания полномасштабной энергетики на быстрых нейтронах в историческом периоде оказались практически на порядок выше, чем таковые для обычных реакторов. Это привело к значительному отставанию в их развитии и к тому, что пока что реакторы на быстрых нейтронах — это единичные и экспериментальные установки. Это отразилось еще на первом поколении реакторов на быстрых нейтронах, которые использовали в качестве теплоносителя жидкий натрий. А вот США, Франция и Япония, начав крупномасштабные эксперименты с реакторами на быстрых нейтронах с жидким натрием в то же время и даже раньше, сошли с дистанции, так и не добившись устойчивой работы этих сложных машин. Сейчас Россия, успешно освоив технологию жидкого натрия в реакторах на быстрых нейтронах, переходит к следующему поколению энергоблоков, использующих гораздо более безопасный и перспективный свинцовый теплоноситель.
Это действительно энергетика будущего: пока доступность урана-235 еще не достигла критических для отрасли величин, но его запасы не бесконечны. Рано или поздно ядерная энергетика столкнется с дефицитом дешевого природного урана-235, и вот тогда реакторы типа БРЕСТ станут единственным выходом из такой сложной ситуации.
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. В частности, реактор БН-800 в 2022 году был переведен на промышленное смешанное оксидное уран-плутониевое МОКС-топливо. Другой вид уран-плутониевого топлива для быстрых реакторов — нитридное СНУП-топливо, оно будет использоваться в первом инновационном реакторе со свинцовым теплоносителем БРЕСТ-ОД-300 строится в Северске в рамках отраслевого проекта "Прорыв". В случае с МОКС-топливом у нас отработана вся технология производства и накапливается опыт эксплуатации БН-800 с полной загрузкой активной зоны уран-плутониевым топливом.
Так, чтобы плутоний, который накапливается в ядерном топливе легководных ВВЭР, можно было использовать при изготовлении "горючего" для коммерческих реакторов на быстрых нейтронах, да еще сокращать объемы высокоактивных отходов. И буквально сегодня, 6 декабря, с Горно-химического комбината в городе Железногорск Красноярского края, где уже промышленным способом производят российское МОКС, пришло сообщение о выпуске первой партии такого топлива с включением в него так называемых "минорных актинидов" - трансурановых элементов америций-241 и нептуний-237. Уже весной 2024 года эту партию планируют загрузить в реактор БН-800, где она пройдет опытно-промышленную эксплуатацию. 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".
Быстрые нейтроны на земле, под водой и в реакторах Поднебесной: кто этому прокладывал дорогу?
«Россия продолжает шаг за шагом использовать те уникальные преимущества, которые дают нашей отрасли мощные реакторы на быстрых нейтронах. является самым мощным в мире реактором-размножителем на быстрых нейтронах с жидкометаллическим натриевым теплоносителем. По сути, реактор на быстрых нейтронах превратится в “перпетуум мобиле”.