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. Фактически реактор на быстрых нейтронах превратится в «перпетуум мобиле».
Россия создала нейтронный «Прорыв»
Сегодня в России успешно работает исследовательский реактор на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем БОР 60, однако его возраст уже перевалил за 45 лет. Реакторы на быстрых нейтронах — более безопасные, кроме того, они способны повысить эффективность использования сырья и обращения с отходами, говорится на сайте World Nuclear Association. — лидерство России в мире по реакторам на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем.
Мировой прорыв: уникальный реактор скоро заработает в Сибири
Сообщается, что отечественные реакторы на быстрых нейтронах ранее загружались обычным урановым топливом, т. к. отрабатывали на них натриевые технологии. Поскольку реакторы на быстрых нейтронах способны работать на плутонии и, таким образом, позволяют замкнуть ядерный топливный цикл, оптимальным топливом для таких установок является уран-плутониевая смесь. Российским решением проблемы минорных актинидов должны стать инновационные реакторы на быстрых нейтронах. Реактор БРЕСТ-ОД-300 работает на быстрых нейтронах, в качестве теплоносителя выступает свинец.
Что такое цепная реакция деления
- Радиационные явления в реакторных материалах обсудили в Обнинске
- В шаге от безотходной ядерной энергетики
- Радиационные явления в реакторных материалах обсудили в Обнинске
- В России запустили «вечный» ядерный реактор - журнал стратегия
- Россия запустила модель Реактора будущего или «Секрет» поставок урана в США
Радиационные явления в реакторных материалах обсудили в Обнинске
Переработка позволяет сократить количество используемых природных ресурсов, а также снизить выбросы парниковых газов — и то и другое хорошо для экологии. В перспективе можно обеспечить им атомную энергетику на тысячелетия вперед, сделав ее безотходной, и тогда реакторы на быстрых нейтронах станут своеобразными вечными двигателями, которые будут снабжать потребителей копеечной электроэнергией. Подобные испытания уже велись, но ранее успеха никто не добился. Если взглянуть на мировой опыт, то впервые реактор на МОКС-топливе построили французы. Французский реактор "Феникс". Сейчас МОКС-топливо используют во французских реакторах на тепловых нейтронах, но его доля не превышает трети активной зоны.
На повторную переработку облученные ТВС не направляют, такая возможность только изучается. В Японии в 1995 году на "Мондзю" через четыре месяца после пуска произошла крупная утечка натрия. Потом 15 лет ремонта, перезапуск и ещё одна авария.
И полный перевод БН-800 на промышленное МОКС-топливо - важный шаг к созданию в России двухкомпонентной атомной энергетики с замкнутым топливным циклом. Следующим шагом должно стать строительство быстрых реакторов БН-1200М и БР-1200 уже коммерческого назначения. То есть более мощных и более эффективных, конкурентоспособных в экономическом отношении. Суть двухкомпонентной атомной энергетики в том, чтобы увязать в одну технологическую и производственную цепочку реакторы на быстрых нейтронах с энергетическими реакторами типа ВВЭР на тепловых нейтронах. 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.
В рамках пресс-тура журналисты встретились с руководством и специалистами Белоярской АЭС, посетили реакторное отделение, в центральном зале которого увидели работающий на МОКС-топливе реактор БН-800, побывали на блочном пункте управления и в машинном зале, где турбогенератор вырабатывает электроэнергию, которая обеспечивает электроснабжение населения, социальных и промышленных объектов Урала. Сегодня Россия продолжает обеспечивать стабильную энергетическую безопасность. Энергетика является основой поступательного социально-экономического развития страны, снабжения промышленности и граждан.
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.
Россия на пороге создания нового реактора на быстрых нейтронах
В Липецкой области — завод по выпуску кормов для кошек и собак. В Тамбовской области открыт новый зерноочистительный комплекс. В Нерюнгринском районе Якутии открылся новый аэровокзал. По этому поводу в адрес корпорации «Росатом» прозвучало много критики, но тот, кто смотрит наши выпуски давно, не удивлён, ведь мы неоднократно рассказывали о том, что наша страна является ключевым поставщиком этого ресурса не только в США, но и в европейские страны. Неужели мы продолжаем поставки из-за банальной жажды наживы? Действительно, цены на уран последнее время растут. Но если посчитать, то зарабатываем мы на поставках не так уж много — в районе 1 млрд долларов в год.
И поставки можно было бы относительно безболезненно прекратить под напором «взволнованной патриотической» общественности. Но очевидно, что, раз мы этого не делаем, значит, на то есть стратегические интересы, и, собственно говоря, они не являются секретными, поэтому объясним максимально доступно. Начнём с того, что в США тоже есть «взволнованные патриоты», и они тоже настойчиво требуют прекратить закупку ядерного топлива в России. По их мнению, русские заманили американцев в коварную ловушку и за счёт поставок своего недорогого топлива для АЭС за десятилетия полностью уничтожили американскую индустрию по его производству и подсадили штаты на настоящую «российскую урановую иглу». Таким образом, Россия своими поставками долгое время, фактически, сдерживала развитие передового технологического сектора в США, да ещё и зарабатывала на этом. В конце прошлого года известный «сливной бочок» агентство «Блумберг», которое некоторые почему-то по-прежнему называют авторитетным деловым изданием, подняло панику о российских поставках, и на этой волне Палата представителей конгресса США единогласно одобрила законопроект, запрещающий поставки урана, обогащённого в России, для американских атомных электростанций.
Правда, документу ещё нужно пройти через сенат и быть подписанным президентом страны Джо Байденом. Кроме того, в США есть и другие силы, которые яростно такому проекту противятся. Это, как ни удивительно, американские атомщики.
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.
Производство МОКС- и СНУП-топлива позволяет вовлекать в ядерный топливный цикл обедненный уран, постепенно ликвидируя его накопленные на складах запасы. Технологии топлива для «быстрых» реакторов с каждым годом развиваются. В 2023 году производства МОКС-топлива, созданное на Горно-химическом комбинате, полностью перешло на изготовление оболочек тепловыделяющих элементов из хромоникелевой аустенитной стали ЭК164.
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. Процесс получается более безопасным и контролируемым, а срок службы тепловыделяющих сборок, спрессованных на специальном заводе, фактически, из «ядерного мусора», увеличивается.
Всего в недрах Земли имеется около 10—14 млн тонн урана, порядка 4 млн из них уже израсходовано. По мнению экспертов, при работе только реакторов на тепловых нейтронах, которые составляют сегодня основу мировой ядерной энергетики, уже к концу нынешнего столетия запасы планетарного урана-235 окажутся исчерпанными. Следовательно, атомной энергетике, построенной на основе только этих реакторов, присущ тот же принципиальный недостаток, что и традиционной энергетике на органическом топливе — исчерпаемость топливных ресурсов. Коротко Однако существует ядерный процесс, который позволяет использовать для производства энергии подавляющую составную часть природного урана — уран-238: при захвате нейтрона уран-238 превращается в плутоний-239, который является таким же делящимся материалом, как и уран-235. При облучении плутоний-239 не только делится, но и захватывает нейтроны, в связи с чем накапливаются его другие изотопы: плутоний-240, -241, -242, такое превращение наиболее эффективно происходит в реакторе на быстрых нейтронах. Принципиально важно, что при этом возможна наработка плутония в количестве, превышающем потребности самого реактора поэтому реакторы такого типа называют размножителями. За счет этого происходит не только наработка топлива для обеспечения работающих быстрых реакторов, но и постепенное его накопление. 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.
В Волгодонске отгрузили реактор на быстрых нейтронах
| Бесконечная энергия: «Росатом» строит первый в мире реактор с замкнутым циклом | Реактор на быстрых нейтронах БН-800 Белоярской АЭС был полностью переведен на уран-плутониевое МОКС-топливо. |
| В России до сих пор работают 10 ядерных реакторов «чернобыльского типа». Безопасны ли они? | Здесь были выдвинуты и реализованы идеи создания реакторов на быстрых нейтронах и реакторов с прямым преобразованием ядерной энергии в электрическую. |
В России завершается сборка мощнейшего «суперреактора» на быстрых нейтронах
Но картина решительно меняется при рассмотрении широкомасштабного внедрения ядерных реакторов на быстрых нейтронах и замыкании топливного цикла. не нужно будет хранить ядерные отходы и «урановые хвосты». "Росатом" начал строительство уникального энергоблока с реакторной установкой на быстрых нейтронах БРЕСТ-300 по стратегическому проекту "Прорыв". Программа «Росатома» предполагает использовать блоки с «быстрыми» реакторами в сочетании с реакторами на тепловых нейтронах.