Именно этот инновационный реактор на быстрых нейтронах стал настоящей мировой сенсацией, когда первым на планете целый год вырабатывал энергию на МОКС-топливе. Это послужит дальнейшему развитию реакторов на быстрых нейтронах и пониманию, что происходит в радиационных полях с различными материалами». Реакторы на быстрых нейтронах — более безопасные, кроме того, они способны повысить эффективность использования сырья и обращения с отходами, говорится на сайте World Nuclear Association. 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. Этот проект нужен для отработки технологии реакторов на «быстрых» нейтронах с использованием уранплутониевого топлива.
«Сделали то, что не успели в СССР». В России запущен вечный ядерный реактор
Научно-техническая конференция «Развитие технологии реакторов на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем БН-2023 » 05 октября 2023 С 4 по 5 октября в АО «ОКБМ Африкантов», Нижний Новгород, состоялась отраслевая научно-техническая конференция «Развитие технологии реакторов на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем БН-2023 », посвящённая 50-летию пуска первого в мире опытно-промышленного энергетического реактора на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем БН-350. 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.
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. Если вам нужна «зеленая энергетика» - то вот она. Зеленее не бывает.
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.
Так, Индия планирует к 2052 г. В странах, ранее отказавшихся от развития ядерной энергетики, в Италии и Германии, отношение к работе АЭС серьезно и постоянно меняется, хотя официально пока нет другого решения. Следует подчеркнуть, что только во Франции и Японии ядерная энергетика уже сейчас развивается в комплексе с переработкой отработавшего топлива АЭС, а также с отверждением всех отходов этой переработки. Специалисты утверждают, что энергия, вырабатываемая на АЭС, остается одной из самых дешевых. Так, «в США в 2005 г. Цена же киловатт-часа на ТЭЦ на мазуте составляла 3,18 цента, на угле - 2,07 цента, на природном газе - 3, 53 цента. А российская энергия по себестоимости - 1,4 цента за 1 кВт-ч» [1 ]. При анализе развития ядерной энергетики нужно учитывать, что за рубежом начали строиться новые более мощные реакторы, чем это было ранее. В Южной Корее к 2014 г. Важно также помнить, что «стоимость добычи углеводородов на арктическом шельфе будет только возрастать» [1]. И высказывание комиссара Еврокомиссии по науке и исследованиям Янеша Поточника подтверждает эти прогнозы: «Эра дешевой электроэнергии близится к концу, поэтому нам нужна сильная воля, чтобы сохранить конкурентоспособность и противостоять изменениям климата». Таким образом, из вышеизложенного можно сделать следующий вывод: как в Европе и США, так и в Азии, ядерная энергетика серьезно развивается. И в нашей стране в течение двух последних лет приняты соответствующие решения на высшем политическом и государственном уровне. Россия не только должна развивать свою ядерную энергетику. Это диктуется как относительной дешевизной атомной электроэнергии, так и стремлением не отстать от других стран в развитии ядерной энергетики Индия и Китай, например, планируют до 2020 г. Наконец, именно ядерная энергетика позволит высвободить значительную часть газа, ныне сжигаемого в топках ТЭС, и направить его на экспорт. Понятно, что средства, вырученные от реализации в Европе нефти и газа, необходимо использовать с максимальной отдачей для промышленного развития России и повышения жизненного уровня ее населения. С учетом этих и других причин с 2007 г. Росатом приступил к строительству новых атомных станций, начав таким образом реализацию принятой накануне Федеральной целевой программой «Развитие атомного энергопромышленного комплекса России на 2007-2010 годы и на перспективу до 2015 года». Россия уже почти три года, сразу же после смены руководства Росатома, взяла курс на значительное наращивание мощностей ядерной энергетики. Задача, поставленная руководством страны в июне 2006 г. А в марте 2007 г. Он сообщил о планах развития АЭС в стране: «В условиях ухода от газовой зависимости ядерная энергетика должна стать каркасом, на котором будет держаться вся российская экономика». Ученые и специалисты, планируя развитие новых ядерных генерирующих мощностей, ставку делают на водо-водяные реакторы типа ВВЭР-1000. В различных странах было построено более 50 энергоблоков этого типа, 14 из них - в России. Уже в ближайшем будущем на смену реакторам ВВЭР-1000 придут новые серийные реакторы ВВЭР-1200, что позволит сделать энергетику страны менее зависимой от газа. Именно поэтому уже с 2009 г. Заявленные темпы строительства новых ядерных энергоблоков превосходят самые смелые прогнозы. Руководство Росатома во главе с Сергеем Кириенко начиная с 2007 г. Руководитель отрасли полагает, что до 2030 г. Такие планы можно только приветствовать, ибо севшей на «газовую иглу» России нельзя отставать от Китая, Индии, других стран в области мирного атома. Но для нормальной работы АЭС также необходимо топливо, только ядерное. Поэтому с самого начала своей деятельности в Росатоме С. Кириенко активно работает еще в одном направлении - в обеспечении ядерной энергетики природным ураном. Прошедшие годы свидетельствуют, что и здесь имеются значительные результаты. Во-первых, серьезно увеличены масштабы будущего пополнения ураном страны из-за рубежа. Это и масштабные совместные работы с Казахстаном, с которым имеется договоренность на 135 тыс. Это разведка и добыча урана в Армении, где объем залежей оценивается до 40 тыс. Имеются планы и договоренности о совместных работах по добыче урана в Африке и Канаде. Это, наконец, поставки урана из Австралии, занимающей первое место в мире по объему запасов урана - 990 тыс. Последняя договоренность вызвала недовольство в некоторых кругах США. Объясняется все просто: это свидетельствует о разработке планов по значительному увеличению добычи урана в нашей стране. Не останавливаясь подробно на этом вопросе, отметим некоторые моменты. Во-первых, это произошедшее за последние годы многократное повышение цен на природный уран - с 6,4 долл.
Атомный феникс для вечного двигателя
У человечества осталось совсем немного времени и свободного урана, его дефицит нарастает с каждым годом. Если его сжечь на Земле в ближайшее столетие, у нас не останется энергии, чтобы вырваться из «колыбели». В этом и заключается глубинный смысл «Прорыва». Пока наши солдаты и офицеры сражаются за независимость нашей Родины, за ее границы и саму человечность, попранную западным миром, наши ядерщики сражаются за будущее не только России, но и всего человечества. Единственная держава, которая способна справиться с этой умопомрачительной задачей — Россия. Важно понимать, что это давно уже не вопрос теоретической науки, он перешел в сугубо практическую — инженерную — плоскость. Наши инженеры знают, как замкнуть топливный цикл. Эта победа особенно важна в эти дни, поскольку наши ядерщики заложили еще один камень в фундамент нашего энергетического могущества. Когда мы прорвемся, то станем неуязвимыми извне.
Это понимают наши враги, и — я сейчас смелую мысль выскажу, но я ее обязан высказать — не исключено, что это одна из причин, почему они развязали войну. Наши воины защищают не только нашу границу и наших граждан, они обороняют в том числе и «Прорыв». Если мы преуспеем в проекте «Прорыв», никто, кто останется на нашей стороне, не будет переживать за тепло и свет в своих жилищах.
Как же такое стало возможным, и что это означает для отечественной и мировой энергетики?
Фото из открытых источников При всем уважении к модной нынче «зеленой» энергетике, полностью заменить собой традиционную она не в состоянии. Последняя тоже не является панацеей, поскольку запасы ископаемого топлива для нее угля, газа, нефти являются исчерпаемыми. Хорошие перспективы имеются у ядерной энергетики с привычными реакторами на тепловых нейтронах, но для их работы также требуется редкий и дорогой уран U-235. Однако есть вариант с так называемым «замкнутым топливным циклом», где ставка делается на реакторы на быстрых нейтронах, которые могут перерабатывать природный U-238 и торий.
Что же это за технология такая, и почему будущее именно за ней? Во время работы обычного ядерного реактора тяжелое ядро урана, плутония или тория при делении выпускает несколько «лишних» нейтронов, что приводит к эффекту наведенной радиоактивности. В российских ВВЭР это ведет к накоплению в водяном носителе трития, тяжелого изотопа водорода. После этого его приходится выделять путем сложных и дорогостоящих манипуляций.
Новый перспективный отечественный реактор БРЕСТ на быстрых нейтронах решает одновременно множество проблем.
Теплоноситель — натрий. Предусмотрено четырехпетлевое исполнение с симметричным исполнением петель. Для использования в активной зоне БН-1200М рассматриваются оксидное и нитридное топливо. БН-1200 создается на базе опыта, накопленного за много десятилетий создания и работы быстрых реакторов. В проекте БН-1200М использованы технические решения, зарекомендовавшие себя при эксплуатации энергоблоков с реакторами БН-600 и БН-800. БН-600 используется также для реакторного обоснования конструкционных материалов и топлива в проектных условиях эксплуатации.
В БН-1200М учтены новые, более жесткие требования к системам безопасности и средствам управления запроектными авариями, заложены самые современные технические решения. Это, например, система пассивного останова на основе гидравлически взвешенных стержней, устройство удержания и охлаждения расплавленного топлива внутри корпуса реактора при постулировании аварии с плавлением ядерного топлива. Также повышает безопасность размещение оборудования и систем, содержащих радиоактивный натрий, в баке реактора.
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.
Россия создала нейтронный «Прорыв»
Вообще-то, Россия не является пионером в создании реакторов на быстрых нейтронах, но она стала первой, кто преуспел в этом. 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? важный этап в развитии технологий реакторов на быстрых нейтронах и замыкания ядерного топливного цикла в России.
В России появился «вечный» ядерный реактор
Сегодня в России успешно работает исследовательский реактор на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем БОР 60, однако его возраст уже перевалил за 45 лет. Начался монтаж первой в мире реакторной установки на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем — реактора четвёртого поколения БРЕСТ-ОД-300. 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.
«Росатом» начал строить первый в мире атомный энергоблок с безотходным циклом
Более того, реакторы на быстрых нейтронах позволяют реализовать замкнутый топливный цикл, поскольку «сжигается» только уран-238, после переработки (извлечения продуктов деления и добавления новых порций урана-238) топливо можно вновь загружать в реактор. — лидерство России в мире по реакторам на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем. Россия первой запустила реактор на быстрых нейтронах с полным циклом использования МОКС-топлива, которое позволяет использовать неисчерпаемые запасы природного урана. Реакторы на быстрых нейтронах — более безопасные, кроме того, они способны повысить эффективность использования сырья и обращения с отходами, говорится на сайте World Nuclear Association. И реактор на быстрых нейтронах немного уменьшает их количество.
АО "ТВЭЛ" представило инновационные решения для замыкания ядерного топливного цикла
Научно-техническая конференция «Развитие технологии реакторов на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем (БН-2023)». О строительстве уникального энергоблока с реактором на быстрых нейтронах, о неиссякаемом источнике безопасной атомной энергии и о том, почему небольшой сибирский город Северск становится одной из мировых атомных столиц, — в материале «». Целью сооружения МБИР является создание высокопоточного исследовательского реактора на быстрых нейтронах с уникальными потребительскими свойствами для реализации следующих задач: проведение реакторных и послереакторных исследований. «Прорыв» предусматривает создание ядерных энергетических технологий нового поколения на базе замкнутого топливного цикла с использованием реакторов на быстрых нейтронах. Реактор четвертого поколения на быстрых нейтронах даст дополнительный импульс развитию отрасли.
В России завершается сборка мощнейшего «суперреактора» на быстрых нейтронах
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. Четвертый энергоблок Белоярской АЭС с реактором на быстрых нейтронах был впервые полностью переведен на инновационное МОКС-топливо. Несмотря на это, сегодня 10 реакторов типа РБМК-1000 все еще работают в России. Реакторы на быстрых нейтронах — более безопасные, кроме того, они способны повысить эффективность использования сырья и обращения с отходами, говорится на сайте World Nuclear Association. "Росатом" начал строительство уникального энергоблока с реакторной установкой на быстрых нейтронах БРЕСТ-300 по стратегическому проекту "Прорыв". 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?
Бесконечная энергия: «Росатом» строит первый в мире реактор с замкнутым циклом
Даже если и случится внештатная ситуация, реактор остынет и надёжно законсервирует сам себя. В зарубежных «быстрых» реакторах в качестве теплоносителя используют натрий, что гораздо опаснее. Справка В России сейчас около 18 тысяч тонн радиоактивных отходов, требующих захоронения или глубокой переработки. Для сравнения, в США таких отходов 110 тысяч тонн, а всего в мире - 345 тысяч тонн. Экономика решает всё Однако, помимо безопасности, повышенной энергоотдачи и безотходности, есть у нашего «Прорыва» и ещё один козырь: с точки зрения экономики, он крайне низкозатратен. Теперь когда прототип реактора уже создаётся, ответственные ведомства уточнили свои планы. Похоже, что в промышленных масштабах новая установка заработает в 2026 году.
Его КПД в четыре раза выше, чем у медленных реакторов. И главным является то, что уровень необходимых инвестиций в 300-мегаваттный «Прорыв» такой же, как и в 600-мегаваттный тепловой реактор классического образца. Ввод в строй нового реактора надёжно гарантирует России лидерство в области мирного атома, как минимум, на ближайшие полвека.
Не нужно будет обеспечивать его длительное хранение с особыми условиями. Таким образом, технология, которую в СССР и России разрабатывали более 70 лет, принесет максимальную пользу и сохранит мировое лидерство нашей страны в реакторах на быстрых нейтронах. Эта задача успешно решается учеными, конструкторами и проектировщиками. А с учетом того что энергоблоки с реакторами БН совместно с выработкой электрической и тепловой энергии будут производить новое топливо и минимизировать радиоактивные отходы, их эффективность оценивается еще выше.
MOX — mixed oxide — это смешанное оксидное ядерное топливо, состоящее из изотопов урана и плутония.
Аббревиатура БН-800 обозначает «быстрый, натриевый, мощностью 800 МВт». В реакторе используется цепная реакция на основе так называемых быстрых высокоэнергетических нейтронов, а в качестве теплоносителя используется жидкий натрий. Использование натрия связано с его низкой поглощающей способностью по отношению к нейтронам, в отличие от воды, у которой эта характеристика очень высока. Абсолютное большинство АЭС в мире имеют реакторы на тепловых низкоэнергетических нейтронах, а в качестве теплоносителя используют воду. Для их работы требуется уран-238, обогащённый изотопом урана-235. Ресурсная база урана-235 весьма быстро истощается, и через 20—30 лет он станет очень большим дефицитом. Где выход? Выход — в использовании реакторов на быстрых нейтронах, которые в качестве топлива могут потреблять природный уран, торий которых в недрах планеты очень много , а также отработанное ядерное топливо от реакторов с тепловыми нейтронами.
Главная особенность реакторов на быстрых нейтронах состоит в том, что в них сгорают изотопы тяжёлых элементов, которые не делятся в реакторах на тепловых нейтронах. 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.
Топливо вторично перерабатывается и используется. Успешное испытание такого реактора означает почти безотходную ядерную энергетику с доступом к урану 238 в отличие от классической на уране 235 , которого хватит на очень и очень долго, это миллионы лет. И произошло это у нас на Урале.
Прорыв, о котором не «гремели» зарубежные СМИ, и как ни странно, прошел почти незамеченным и в России. Отдельные быстро промелькнувшие репортажи это не значительно, на фоне такого значимого события. По словам специалистов, реактор успешно прошёл стадию технологического перехода на инновационное топливо, и готов нести полную нагрузку. Для таблеток используется обедненный уран и высокофоновый плутоний, извлеченный из облученного топлива тепловых реакторов. В январе 2021 года после очередной перегрузки доля МОКС-топлива выросла до трети. В конце июня 2022-го во время планового ремонта в реактор загрузили последнюю треть, а в начале сентября блок включили в сеть.