А теперь плохая новость: для ядерного реактора он не годится, так как при попадании в него нейтроном он не взрывается. Раньше в российские реакторы на быстрых нейтронах загружали обычное урановое топливо, так как на них отрабатывали натриевые технологии.
Multi-Purpose Fast Reactor (MBIR)
является самым мощным в мире реактором-размножителем на быстрых нейтронах с жидкометаллическим натриевым теплоносителем. важный этап в развитии технологий реакторов на быстрых нейтронах и замыкания ядерного топливного цикла в России. Новый ядерный реактор на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем должен стать демонстратором уникальной технологии – полностью замкнутого ядерного топливного цикла.
Multi-Purpose Fast Reactor (MBIR)
Начался монтаж первой в мире реакторной установки на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем — реактора четвёртого поколения БРЕСТ-ОД-300. То есть в отработавшем топливе реактора на быстрых нейтронах можно добиться выхода делящегося вещества равного или большего, чем было загружено в него изначально. Но картина решительно меняется при рассмотрении широкомасштабного внедрения ядерных реакторов на быстрых нейтронах и замыкании топливного цикла. «Прорыв» относится к поколению так называемых реакторов на быстрых нейтронах, работающих по принципу замкнутого цикла, то есть без отходов. 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.
Атомный феникс для вечного двигателя
Это послужит дальнейшему развитию реакторов на быстрых нейтронах и пониманию, что происходит в радиационных полях с различными материалами». Россия первой запустила реактор на быстрых нейтронах с полным циклом использования МОКС-топлива, которое позволяет использовать неисчерпаемые запасы природного урана. А теперь плохая новость: для ядерного реактора он не годится, так как при попадании в него нейтроном он не взрывается. «Росатом» приступил к строительству в России атомного энергоблока с инновационным реактором на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300. Реактор БРЕСТ-ОД-300 работает на быстрых нейтронах, в качестве теплоносителя выступает свинец.
АО "ТВЭЛ" представило инновационные решения для замыкания ядерного топливного цикла
«Росатом» начал монтаж первой в мире реакторной установки естественной безопасности на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем. 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. Так, без обновления парка высокопоточных реакторов с достаточным потоком быстрых нейтронов в течение пары десятилетий ядерная наука может начать ощущать серьезную нехватку инструментария.
Ядерный спор: Ученый и "Росатом" разошлись в вопросе о развитии отрасли
Быстрые нейтроны их буквально разбивают. Теперь определим, какой смыл заложен в замыкании топливного ядерного цикла. В отработанном ядерном топливе от энергоблоков на тепловых нейтронах помимо несгоревших остатков урана-235 и урана-238 находятся так называемые актиноиды — плутоний, нептуний, америций, кюрий, а также изотопы палладия, технеция, стронция, цезия и других химических элементов. Многие из актиноидов к примеру, америций обладают высокой удельной радиоактивностью и периодом полураспада в несколько столетий. Что с ними делать?
Пока отработанное ядерное топливо выдерживают несколько десятилетий в специальных охлаждаемых хранилищах что очень затратно , а потом захоранивают в ядерных могильниках что тоже недёшево и очень опасно. Однако отработанное ядерное топливо в смеси с оксидом природного урана и другими компонентами можно использовать в качестве топлива для реактора на быстрых нейтронах. Причём в качестве отходов этого реактора получается плутоний-239, который можно использовать в качестве компонента топлива на реакторах с тепловыми нейтронами. А наиболее опасные актиноиды превращаются в менее опасные продукты деления.
Также на БН-800 можно использовать в качестве компонентов топлива оружейный плутоний и так называемый отвальный уран, оставшийся после обогащения ядерного топлива ураном-235. В идеале реактор на быстрых нейтронах одновременно должен быть почти «всеядным» реактором, фабрикой для наработки топлива для АЭС на тепловых нейтронах и уничтожителем радиоактивных отходов. История гонок на быстрых нейтронах Уникальность быстрых нейтронов осознали ещё на заре атомной энергетики, и уже в 1950-е годы для отработки соответствующих технологий появились первые экспериментальные реакторы. В начале 1960-х годов достижение уже промышленных технологий казалось задачей самого ближайшего будущего.
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.
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.
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.
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.
Цитаты о СНГ
- Россия сделала шаг к энергетике будущего — Фонд стратегической культуры
- ВЗГЛЯД / Уникальный реактор обеспечит энергетическое будущее России :: Общество
- Росатом получил лицензию на производство ядерного топлива для «реактора будущего»
- Мировой прорыв: уникальный реактор скоро заработает в Сибири
журнал стратегия
В Сибири начинают строить первый в истории человечества комплекс с замкнутым ядерным топливным циклом. Российские ученые нашли способ получения бесконечной энергии. 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. БРЕСТ — это опытный образец. Его примерная стоимость — 100 миллиардов рублей, но затраты на производство энергии будут значительно ниже, чем на обычных АЭС.
Например, начальник департамента расчётных исследований безопасности АЭС Антон Перегудов в докладе о перспективах развития быстрых реакторов с натриевым теплоносителем отметил: «Сегодня Физико-энергетический институт участвует в обеспечении технологического развития двухкомпонентной атомной энергетики на основе замкнутого топливного цикла с реакторами на быстрых и тепловых нейтронах. Одной из важных задач этого года является выбор топлива для реактора БН-1200М». Быстрая тематика — главный приоритет Физико-энергетического института им. Лейпунского, который выполняет функции научного руководителя всех проектов российских натриевых реакторов. Такие эксперименты обеспечивают технологическое лидерство России в мире и создают задел на создание новых реакторов и атомных электростанций, обеспеченных современными технологиями и высококвалифицированным персоналом.
Тем самым не в теоретических разработках учёных и конструкторов, и не на лабораторном стенде, а по результатам реального опытно-промышленного использования впервые доказано, что технология замкнутого ядерно-топливного цикла готова к промышленному применению.
Наш следующий шаг на пути к новой двухкомпонентной ядерной энергетике, в которой реакторы на быстрых и на тепловых нейтронах будут работать совместно, обмениваясь топливом - сооружение энергоблока с головным образцом серийного реактора БН-1200М. Это позволит в полной мере воплотить все экологические и экономические преимущества технологии реакторов на быстрых нейтронах», - отметил директор Белоярской АЭС Иван Сидоров.
Второй путь предполагает генерацию энергии при управляемой термоядерной реакции. К сожалению, современные термоядерные исследования в магнитных ловушках, проводимые в мире вот уже в течение более 60 лет, так и не привели к созданию функционирующего реактора даже с кпд, равным нулю — все они в рабочем режиме потребляют много больше энергии, чем вырабатывают сами.
А множество нерешенных проблем, физических и технологических, однозначно выльются в многомиллиардные затраты и многие десятки лет исследований. Но вот вопрос: а есть ли у нас столько времени? И можем ли мы позволить себе ошибку в выборе энергетических приоритетов? Кто против и почему?
Наш соотечественник Игорь Острецов с единомышленниками, работая в структуре советского еще Минатома, обнаружил, что при облучении протонами высоких энергий даже обедненного урана или отработанного ядерного топлива реакция деления с выделением энергии происходит тоже, что в "быстрых" реакторах, но вот осколки деления имеют совершенно другой изотопный состав и очень быстро теряют свою активность. На основе этого физического эффекта он разработал принципиально новый способ извлечения энергии атома — релятивистскую ядерную технологию, ЯРТ, и предложил свою программу развития ядерной энергетики, которую "пробивает" вот уже 20 лет, не без основания считая ее совершенно безальтернативной. В самом деле, запасы природного и отвального обедненного урана на планете весьма велики, а проблема нераспространения и другая большая головная боль — задача утилизации отработанного ядерного топлива — решаются при таком образе действий сами собой. Мнение экспертов, связанных с атомным монополистом, сегодня весьма распространено, однако есть и критики существующей статегии.
Если кратко, наш принцип состоит в том, чтобы органично совместить ядерный реактор с ускорителем элементарных частиц. Результатом такого синтеза будет ЯРЭС — ядерная релятивистская электростанция.
Что еще почитать
- ВЗГЛЯД / Уникальный реактор обеспечит энергетическое будущее России :: Общество
- Multi-Purpose Fast Reactor (MBIR) |
- Telegram: Contact @olegtsarov
- Атомный феникс для вечного двигателя
- В России запустили «вечный» ядерный реактор - журнал стратегия
- БАЭС стала первой в мире станцией, работающей на ядерных отходах — 03.11.2023 — В России на РЕН ТВ
Реактор на быстрых нейтронах
- Росатом делает значительный шаг вперед в трансмутации отходов уранового топлива
- Росатом получил лицензию на производство ядерного топлива для «реактора будущего»
- Радиационные явления в реакторных материалах обсудили в Обнинске
- Главная - Проект Прорыв
- В России появился «вечный» ядерный реактор - Аргументы Недели
- Росатом Госкорпорация «Росатом» ядерные технологии атомная энергетика АЭС ядерная медицина