По сути, реактор на быстрых нейтронах превратится в “перпетуум мобиле”.
Уральскую АЭС переводят на отработавшее топливо. Физик-ядерщик объяснил минусы такого подхода
В связи с этим становится очевидным, что внедрение реакторов-размножителей на быстрых нейтронах является необходимым условием для развития крупномасштабной ядерной энергетики. В процессе эксплуатации реакторов на быстрых нейтронах должна быть решена важнейшая задача — создание замкнутого ядерного топливного цикла, который характеризуется повторяющимися циклами переработки отработавшего ядерного топлива и изготовления на основе выделенного плутония нового топлива. Этапы освоения быстрых натриевых реакторов Работы по быстрым реакторам были начаты в Физико-энергетическом институте с создания исследовательской базы — экспериментального реактора мощностью 5 МВт БР-5, 1958 г. В нем впервые были использованы и испытаны в работе научно-технические идеи и решения, на основе которых позднее стали развиваться быстрые реакторы большей мощности. К числу таких решений относились: натриевый теплоноситель для отвода тепла от ядерного реактора, керамическое топливо в виде смеси диоксидов урана и плутония, нержавеющие стали в качестве основного материала конструкций, контактирующих с натрием. Реактор БОР-60 разработчик проекта РУ — ОКБ «Гидропресс» представлял собой следующую ступень в освоении технологии быстрых натриевых реакторов и разрабатывался с более широкими возможностями для проведения различных исследований. Реактор был введен в эксплуатацию в 1969 году и является основной экспериментальной базой натриевых реакторов по настоящее время. Африкантова, научный руководитель проектов — Физико-энергетический институт им. БН-350: первый в мире опытно-промышленный энергетический реактор на быстрых нейтронах Опытно-промышленная АЭС с реактором на быстрых нейтронах БН-350 была построена на полуострове Мангышлак вблизи г. Шевченко в настоящее время — г. Актау, Республика Казахстан и предназначалась для выработки электроэнергии и опреснения морской воды, что требовалось для нужд промышленных предприятий и города.
Разработка, постановка на производство и промышленное внедрение таких решений позволят Росатому решить стратегическую задачу по переходу к двухкомпонентной ядерной энергетике с реакторами на тепловых и быстрых нейтронах, эксплуатирующихся в замкнутом топливном цикле, где отработавшее ядерное топливо ОЯТ одних установок становится сырьем для производства свежего топлива для других энергоблоков. Решение подобных задач имеет важное значение для повышения экономической эффективности атомной энергетики на жизненном цикле, а также для достижения целей Устойчивого развития ООН в том, что касается рационального использования природных ресурсов и вопросов экологии. Топливо ВВЭР Исторически использование ОЯТ в качестве сырья для производства свежего ядерного топлива связано с изготовлением тепловыделяющих сборок на базе регенерированного урана, восстановленного в процессе переработки облученного топлива. Реализация программы научных исследований позволила оптимизировать логистику обращения с регенерированным сырьем и сократить время обращения с ядерным материалом от переработки ОЯТ до загрузки топлива в реактор.
Кроме того, в прогнозном балансе сырья и мощностей Госкорпорации «Росатом» с 2023 по 2035 годы по результатам оценки всех сырьевых источников и потребностей также поставлена задача по поэтапному переводу энергоблоков ВВЭР-1200 и ВВЭР-ТОИ на ядерное топливо из регенерированного урана. Еще больший экономический эффект на всем жизненном цикле атомной станции даст внедрение уран-плутониевого ядерного топлива за счет комплексного подхода к многократному рециклу ядерных материалов, переработке ОЯТ и экологичному обращению с отходами.
Это значит, что инновационное топливо работает правильно, и энергоблок готов надежно, безопасно и в полном объеме вырабатывать электрическую и тепловую энергию, — сообщил директор Белоярской АЭС Иван Сидоров. Таким образом можно констатировать, что в РФ появился практически вечный ядерный реактор.
В результате топливо будет вторично перерабатываться и использоваться. Успешное тестирование данного реактора означает почти безотходную ядерную энергетику с доступом к урану 238. Запуск МОКС-топлива приближает отечественную атомную отрасль к новой технологической платформе на основе замкнутого ядерно-топливного цикла, что в десятки раз увеличит топливную базу атомной энергетики и минимизирует отходы производства. В 2014 году начали с обычного урана, в январе прошлого года после очередной перегрузки доля МОКС-топлива выросла до трети, а в январе этого года — до двух третей.
Еще больший экономический эффект на всем жизненном цикле атомной станции даст внедрение уран-плутониевого ядерного топлива за счет комплексного подхода к многократному рециклу ядерных материалов, переработке ОЯТ и экологичному обращению с отходами. Эта технология подразумевает повторное использование не только плутония, но и остаточного количества урана-235. По сравнению с западноевропейским аналогом уран-плутониевого топлива для легководных реакторов его преимущество в том, что РЕМИКС-топливом можно загрузить активную зону не частично а полностью, а также в возможности многократного рециклирования ОЯТ. Это следующий шаг российской науки в замыкании ядерного топливного цикла, ранее технология МОКС-топлива использовалась только для реактора на быстрых нейтронах БН-800. Как отметил Александр Угрюмов, полученные результаты также будут использованы для опережающей разработки и обоснования МОКС-топлива для перспективного инновационного реактора ВВЭР-С с регулированием спектра нейтронов предполагается, что данные установки смогут работать как в открытом, так и в замкнутом топливном цикле.
Топливо для «быстрых» реакторов Внедрение замкнутого топливного цикла осуществляется прежде всего для реакторов на быстрых нейтронах, которые по своей физике изначально более «всеядны» с точки зрения топлива и делящихся материалов.
В шаге от безотходной ядерной энергетики
Испытания говорят о появлении принципиально новых ядерных реакторов, так называемых реакторов на быстрых нейтронах. МБИР — многоцелевой исследовательский реактор на быстрых нейтронах — резко отличается от своих прошлых собратьев тем, что специально задуман как «многоликий». Реакторы на быстрых нейтронах способны нарабатывать плутоний, которого хватит, чтобы обеспечить собственную работу и при необходимости другие реакторы новым топливом. Внедрение замкнутого топливного цикла осуществляется прежде всего для реакторов на быстрых нейтронах, которые по своей физике изначально более «всеядны» с точки зрения топлива и делящихся материалов. Российским решением проблемы минорных актинидов должны стать инновационные реакторы на быстрых нейтронах. Единственной страной кроме России, сумевшей запустить реактор на быстрых нейтронах промышленной мощности, оказалась Франция.
В России завершается сборка мощнейшего «суперреактора» на быстрых нейтронах
«Прорыв» относится к поколению так называемых реакторов на быстрых нейтронах, работающих по принципу замкнутого цикла, то есть без отходов. Раньше в российские реакторы на быстрых нейтронах загружали обычное урановое топливо, так как на них отрабатывали натриевые технологии. важный этап в развитии технологий реакторов на быстрых нейтронах и замыкания ядерного топливного цикла в России.
«Сделали то, что не успели в СССР». В России запущен вечный ядерный реактор
ТВЭЛ отдают в воду большое количество тепла. Хранение такого топлива — настоящая проблема для большинства стран мира. Но как может отработавшее топливо заново давать свет и электроэнергию? Это позволяет получать больше тепла и электричества, расходуя меньше топлива.
Но даже не это самое замечательное свойство новых реакторов. Дело в том, что размножители способны нарабатывать ядерное топливо в количестве, превышающем потребности самого реактора. С сугубо практической точки зрения мы можем получить топлива больше, чем загрузили. Закон сохранения энергии при этом не нарушается. Иными словами, Россия сделала еще один важный шаг к созданию «вечного двигателя», пока на уровне эксперимента.
Его должны построить к 2026 году. К 2035 году российская атомная энергетика может стать двухкомпонентной, то есть она будет состоять из «тепловых» и «быстрых» реакторов. Это и есть тот самый ЗЯТЦ — «замкнутый ядерный топливный цикл». У нас может появиться безотходная атомная энергетика. У этого проекта есть свое название — «Прорыв».
В этом названии нет никакого неуместного пафоса — нам больше не нужно будет добывать уран для нужд земной энергетики. Только добытых запасов урана России хватит на тысячи лет.
В этом смогли убедиться 2 ноября 2023 года около 40 корреспондентов федеральных и региональных СМИ в ходе пресс-тура на Белоярскую АЭС.
Белоярская АЭС первая в мире атомная станция, энергоблок которой целый год отработал на практически полной загрузке уран-плутониевым МОКС-топливом, состоящем из продуктов, остающихся от работы классических атомных станций и отходов производств по обогащению урана. 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.
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. 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.
Россия создала нейтронный «Прорыв»
Так реактор на быстрых нейтронах, использующий отработанное топливо, уже вовсю работает на Белоярской АЭС. "Росатом" завершил передачу 25 тонн высокообогащенного урана для первого китайского реактора на быстрых нейтронах. Научно-техническая конференция «Развитие технологии реакторов на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем (БН-2023)». Реактор четвертого поколения на быстрых нейтронах даст дополнительный импульс развитию отрасли. На Белоярской АЭС после планово-предупредительного ремонта (ППР) включили в сеть энергоблок № 4 с реактором на быстрых нейтронах БН-800. Росатом начал в Северске строительство уникального энергоблока с реактором на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300.