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 «».
Росатом получил лицензию на производство ядерного топлива для «реактора будущего»
Интерфакс: Реактор на быстрых нейтронах БРЕСТ-300 в Томской области может быть введен в 2028-2029 гг., сообщил глава госкорпорации "Росатом" Алексей Лихачев в интервью телеканалу "Россия-24". Научно-техническая конференция «Развитие технологии реакторов на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем (БН-2023)». Сегодня в России успешно работает исследовательский реактор на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем БОР 60, однако его возраст уже перевалил за 45 лет. А теперь плохая новость: для ядерного реактора он не годится, так как при попадании в него нейтроном он не взрывается. Вообще-то, Россия не является пионером в создании реакторов на быстрых нейтронах, но она стала первой, кто преуспел в этом. Новый ядерный реактор на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем должен стать демонстратором уникальной технологии – полностью замкнутого ядерного топливного цикла.
Росатом получил лицензию на производство ядерного топлива для «реактора будущего»
| Быстрые нейтроны на земле, под водой и в реакторах Поднебесной: кто этому прокладывал дорогу? | Начался монтаж первой в мире реакторной установки на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем — реактора четвёртого поколения БРЕСТ-ОД-300. |
| Россия сделала шаг к энергетике будущего — Фонд стратегической культуры | 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? |
Уникальный реактор обеспечит энергетическое будущее России
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. Как результат - пересмотрены оценочные запасы урана в России в сторону увеличения, по меньшей мере, до 600800 тыс. А согласно информации руководителя Федерального агентства по недропользованию Анатолия Ледовских, ресурсы урана «по категории Р-1 должны быть увеличены до 2020 г. И, во-вторых, увеличены планы добычи урана в республиках Бурятия и Саха Якутия , Забайкальском крае и в Курганской области. Это значительная по объемам и очень серьезная работа всей отрасли - строителей, геологов, других специалистов. В этой связи возникает вопрос, все ли есть сегодня в России для широкого развития ядерной энергетики, для достижения объемов, намечаемых многими странами мира?
Представляется, что пока еще не все!
Сегодня Россия продолжает обеспечивать стабильную энергетическую безопасность. Энергетика является основой поступательного социально-экономического развития страны, снабжения промышленности и граждан. Отечественный топливно-энергетический комплекс работает на повышение конкурентоспособности национальной экономики, способствует развитию и благоустройству регионов страны, городов, посёлков, на улучшение качества жизни граждан.
Актау, Республика Казахстан и предназначалась для выработки электроэнергии и опреснения морской воды, что требовалось для нужд промышленных предприятий и города. В период эксплуатации БН-350 это была единственная атомная опреснительная установка в мире. Начало работ над проектом — 1960 год. Начало строительства — 1964 год. Вывод из эксплуатации — 1998 год. Это единственный в мире успешно работающий более 40 лет быстрый реактор промышленного уровня мощности, эксплуатируемый в коммерческом режиме.
БН-600 трижды признавался лучшим среди энергоблоков страны по показателям надежности и безопасности. Начало строительства — 1969 год. Продление проектного срока эксплуатации — 2010 год лицензия на продление до 2025 года. Для реакторов БН-350 и БН-600 использовалось обогащенное топливо, основной их задачей была отработка конструкции оборудования энергетических быстрых натриевых реакторов. Реактор БН-800 эксплуатируется на смешанном уран-плутониевом топливе и призван обеспечить отработку элементов замкнутого ядерного топливного цикла для перехода к новой технологической платформе.
Персональные счетчики Гейгера не дадут соврать — цифры нулевые. Сама установка скрыта под этим оранжевым колпаком, а по большим трубам разогретый теплоноситель поступает в парогенераторы", — отметил корреспондент. Именно этот инновационный реактор на быстрых нейтронах стал настоящей мировой сенсацией, когда первым на планете целый год вырабатывал энергию на МОКС-топливе. Так называют радиоактивный коктейль, который образуют классические атомные станции в процессе работы. Ученые сумели превратить опасные соединения в топливо, которого хватит на тысячи лет. Ядерная реакция происходит в тепловыделяющей сборке, которая находится в активной зоне реактора. При попадании нейтрона, ядро урана делится на две части, которые разлетаются с большой скоростью. При этом выделяется большое количество тепловой энергии и образуются новые нейтроны.
Multi-Purpose Fast Reactor (MBIR)
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. А теперь плохая новость: для ядерного реактора он не годится, так как при попадании в него нейтроном он не взрывается. Заметим, что и быстрые нейтроны появились в Поднебесной не без участия России. Новый ядерный реактор на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем должен стать демонстратором уникальной технологии – полностью замкнутого ядерного топливного цикла. С моей точки зрения именно реактор на быстрых нейтронах это самое значимое, что создала Россия после перестройки.
Российские учёные вывели реактор Белоярской АЭС на номинальную мощность
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.
Ведь менее опасным является их нахождение в составе ОЯТ, где основной радиационный фон создается гамма-активными продуктами деления, и они сильно разбавлены в большой массе менее радиоактивного материала. Кроме минорных актиноидов в РАО и ОЯТ содержатся сотни других изотопов, а такие долгоживущие радионуклиды, как технеций-99 и йод-129 с периодом полураспада 211 тыс. Руины непостроенной Южно-Уральской АЭС: здесь также планировали использовать реакторы типа БН Источник: Артем Краснов Таким образом, технология «выжигания» в реакторах или «трансмутации», если она будет разработана, даже в теории не сможет перевести все радиоактивные отходы в менее опасные формы. Конечно, научные исследования в этой области могут быть продолжены. Но следует понимать, что эксперименты на «быстрых» реакторах сами по себе увеличивают их опасность и приводят к наработке, например, нептуния-237, который, по идее, должен был «выжигаться». Возможно для трансмутации придётся строить совершенно новые ядерные реакторы или существенно модернизировать действующие БН. Например, один из проектов предполагает прокладку через активную зону реактора трубы, по которой могли бы прокачиваться подлежащие трансмутации радионуклиды. Это может привести к изменению — не в лучшую сторону — и ядерно-физических, и тепломеханических характеристик реактора. К тому же для осуществления трансмутации в промышленных масштабах потребуется создание новых весьма дорогих и опасных радиохимических производств. Если они заработают, это приведет к многократному увеличению объемов радиоактивных отходов.
В сухом остатке получаем, что весь этот замкнутый ядерный топливный цикл не ведет к улучшению экономических или экологических параметров. Все финансовые вложения сейчас выносятся за скобочки. Росатом хочет, чтобы федеральная программа профинансировала строительство химического производства, и потом бы в отчетах говорилось, что мы сделали то, чего никто в мире не умеет. А никто в мире просто не хочет эксплуатировать натриевые реакторы — и в этом всё дело. Обновлено 04. В ответе, который поступил в адрес редакции 74. RU, сообщается: «Все реакторы БН до настоящего момента являлись единственными в мире, и как любое уникальное производство — дорогостоящими. Как раз следующий БН-1200М призван стать образцом для серийного строительства быстрых реакторов, по стоимости он будет сопоставим с ВВЭР. Эксперименты на работающем реакторе с минорными актинидами никто не ставит. Происходит нормальный процесс внедрения нового вида топлива с наличием актинидов в рамках получения разрешения Ростехнадзора.
Трансмутация минорных актинидов не говорит о «сжигании» ОЯТ — речь идет о дожигании отработанного ядерного топлива и обеспечении его более безопасного хранения. С точки зрения воздействия на экологию это несомненный плюс.
Во время планово-предупредительного ремонта на энергоблоке также был осуществлен капитальный ремонт главного циркуляционного насоса, техобслуживание и ремонт насосов теплообменников, парогенераторов и турбогенератора.
В ходе ППР специалисты также выполнили эксплуатационный контроль металла и сварных соединений трубопроводов, испытали системы контроля герметичности оболочек с использованием метрологической сборки. Это именно та веха, ради которой изначально проектировался БН-800, строился уникальный атомной энергоблок и автоматизированное производство топлива на ГХК», — сказал он.
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.
"Росатом" начнет испытания топлива для "реактора будущего" на Белоярской АЭС в 2023 году
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.
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. Никто и ничто более не сможет нас остановить в нашем стремлении в дальний космос.
Для атомщиков-радиохимиков особенно важны изотопы нептуния, америция и кюрия, поскольку именно они имеют наибольшее значение при переработке отработавшего ядерного топлива ОЯТ и обращении с радиоактивными отходами. Эти элементы обладают высокой радиоактивностью и токсичностью, выделяют много тепла, имеют большой период полураспада и являются наиболее опасными компонентами ядерных отходов. Российским решением проблемы минорных актинидов должны стать инновационные реакторы на быстрых нейтронах.
В качестве топлива эти установки могут использовать не только обогащенный природный уран, но и вторичные продукты ядерного топливного цикла — обедненный уран и плутоний. Кроме того, расчеты показали, что минорные актиниды из ОЯТ под действием быстрых нейтронов в реакторе будут делиться на осколки, представляющие собой достаточно широкий спектр радиоактивных и стабильных изотопов, но в целом их потенциальная опасность будет гораздо ниже, чем у исходных минорных актинидов. Процесс трансмутации минорных актинидов также называют «дожиганием» в реакторе. Внедрение МОКС-топлива позволяет многократно расширить сырьевую базу атомной энергетики за счет обедненного урана и плутония и перерабатывать облученное топливо вместо хранения.
В сердце установки — активной зоне — идет цепная реакция деления ядер топлива, в результате которой выделяется гигантское количество тепла. Его поглощает теплоноситель — жидкость, которая течет по трубам вокруг активной зоны и затем поступает к емкостям с водой. Ей теплоноситель передает собранный жар, в результате чего вода испаряется, и потоки быстро движущегося пара крутят турбину генератора.
В нем механическая энергия преобразуется в электричество. Топливом для реактора является уран, из которого можно «выжать» еще больше электричества, если немного по-другому инициировать реакцию деления ядер. Что такое цепная реакция деления Ядро атома можно сравнить с мешком картошки. Чем туже он набит, тем вероятнее порвется, если втиснуть еще одну картошину. Так, ядро тяжелого химического элемента может «лопнуть», если число частиц, из которых оно состоит, увеличится на одну. Когда такое ядро рвется, вне «мешка» оказывается несколько частиц-«картошин». Они могут попасть в другие ядра и привести к их разрыву — делению на части.
Если новых свободных «картошин» больше одной, то количество «разорванных мешков»-ядер будет лавинообразно расти — это и есть цепная реакция деления. Цепная реакция деления урана, в ходе которой высвобождается огромное количество тепла и рождается 2-3 свободных нейтрона Уран U — самый тяжелый химический элемент в природе. В нем больше сотни «картошин», то есть нейтронов — электрически нейтральных элементарных частиц. От их точного количества зависит, «картошка» какой «температуры» и на какой скорости должна влететь в ядро, чтобы инициировать реакцию деления. Ядра, различающиеся числом нейтронов, — это изотопы, их обозначают суммой входящих в них протонов и нейтронов.
Россия запустила модель Реактора будущего или «Секрет» поставок урана в США
| "Росатом" надеется ввести реактор "БРЕСТ" в 2028-2029 гг | Этот проект нужен для отработки технологии реакторов на «быстрых» нейтронах с использованием уранплутониевого топлива. |
| Россия запустила модель Реактора будущего или «Секрет» поставок урана в США | Раньше в российские реакторы на быстрых нейтронах загружали обычное урановое топливо, так как на них отрабатывали натриевые технологии. |
| В шаге от безотходной ядерной энергетики | Реакторы на быстрых нейтронах способны нарабатывать плутоний, которого хватит, чтобы обеспечить собственную работу и при необходимости другие реакторы новым топливом. |
| Россия на пороге создания нового реактора на быстрых нейтронах | Евразия эксперт | В реакторах на быстрых нейтронах обходятся без замедлителей. |
| Станции и проекты | 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. |
журнал стратегия
МБИР — многоцелевой исследовательский реактор на быстрых нейтронах — резко отличается от своих прошлых собратьев тем, что специально задуман как «многоликий». 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. Росатом начал в Северске строительство уникального энергоблока с реактором на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300. 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. Энергоблок №4 с реактором на быстрых нейтронах БН-800 (800 МВт) включен в энергосистему России и уже поставляет электроэнергию. «Россия продолжает шаг за шагом использовать те уникальные преимущества, которые дают нашей отрасли мощные реакторы на быстрых нейтронах.
"Росатом" начнет испытания топлива для "реактора будущего" на Белоярской АЭС в 2023 году
Но картина решительно меняется при рассмотрении широкомасштабного внедрения ядерных реакторов на быстрых нейтронах и замыкании топливного цикла. Научно-техническая конференция «Развитие технологии реакторов на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем (БН-2023)». «Прорыв» предусматривает создание ядерных энергетических технологий нового поколения на базе замкнутого топливного цикла с использованием реакторов на быстрых нейтронах.