Этот проект нужен для отработки технологии реакторов на «быстрых» нейтронах с использованием уранплутониевого топлива.
Реакторы на быстрых нейтронах: как Россия оказалась впереди планеты всей
Россия продолжила работу с реакторами на быстрых нейтронах единственная в мире. 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 «». 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. Испытания говорят о появлении принципиально новых ядерных реакторов, так называемых реакторов на быстрых нейтронах. Реакторы на быстрых нейтронах способны нарабатывать плутоний, которого хватит, чтобы обеспечить собственную работу и при необходимости другие реакторы новым топливом.
Быстрые нейтроны на земле, под водой и в реакторах Поднебесной: кто этому прокладывал дорогу?
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.
To prevent a complete loss of the experimental base, it should be upgraded to meet the needs of future wide-range nuclear engineering. The Program is intended to create a new technological platform for the nuclear engineering based on the closed fuel cycle involving fast reactors.
Именно быстрые реакторы, в которых есть избыток нейтронов, позволяют одновременно гарантировать исключение тяжелых аварий на АЭС, и окончательное решить проблемы отработавшего топлива ОЯТ путем сжигания минорных актинидов. Основное предназначение МБИРа — в проведении массовых реакторных испытаний инновационных материалов и макетов элементов активных зон для ядерно-энергетических систем «Generation 4» или Поколения 4 , включая реакторы на быстрых нейтронах с замыканием топливного цикла и тепловые реакторы малой и средней мощности. Сегодня в России успешно работает исследовательский реактор на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем БОР 60, однако его возраст уже перевалил за 45 лет. Принципиальное отличие реактора МБИР от установки БОР 60 заключается в том, что первый проектируется и строится как исследовательская установка. Дизайном МБИР предусмотрено наличие трех независимых петель, которые могут использоваться для испытания различных теплоносителей газ, свинец, раствор солей и, соответственно, проведения материаловедческих исследований в данных средах. Срок ввода МБИРа в эксплуатацию в соответствии с федеральной программой — 2019 г. Мировая тенденция развития быстрых исследовательских реакторов показывает, что к 2025 г. МБИР можем стать единственной подобной установкой в мире.
Максимальная плотность потока нейтронов 5. Предусматривается, что новая исследовательская ядерная установка будет иметь несколько независимых петель с автономным охлаждением, набор инструментованных ячеек в активной зоне, а также большое количество ячеек для размещения материаловедческих сборок.
Заказчику отгружены первые тепловыделяющие сборки для стартовой загрузки реактора. Топливная компания в очередной раз подтвердила, что готова реализовывать сложные проекты в нестандартных условиях, гибко подходить к требованиям наших партнеров. Это уникальная по своей сложности и инновационности задача, а топливная компания Росатома «ТВЭЛ» строго выполняет свои обязательства по поставкам серийного топлива CFR-600, заявил Григорьев. В конце 2021 года заказчику были направлены макеты сборок системы управления и защиты для испытаний имитационной зоны реактора.
Российские ученые: Реактор БН-800 полностью переведен на МОКС-топливо
«Прорыв» относится к поколению так называемых реакторов на быстрых нейтронах, работающих по принципу замкнутого цикла, то есть без отходов. Это послужит дальнейшему развитию реакторов на быстрых нейтронах и пониманию, что происходит в радиационных полях с различными материалами». 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.
"Росатом" надеется ввести реактор "БРЕСТ" в 2028-2029 гг
В составе есть и другие изотопы, но для реакции деления они не так важны, как уран-235 и -238. Реактор БН-800. Фото «Росатома» Уран с меньшим количеством нейтронов любит «холодную картошку». Он делится с намного большей вероятностью, если в него влетает «лишний» медленный нейтрон. Такой движется «не спеша» — примерно с той же скоростью, что и молекулы газа например, воздуха при комнатной температуре. Более тяжелое ядро 238U предпочитает «картошку погорячее», то есть раскалывается быстрым нейтроном, энергия которого сравнима с энергией стремительно движущихся частиц горячего газа. В цепной реакции деления ядер рождаются быстрые нейтроны, а в природе намного больше урана-238, ядра которого любят «горячую картошку».
В теории, большинство промышленных реакторов должно работать на быстрых нейтронах и тяжелых изотопах урана. В реальности все ровно наоборот. Затем его превращают в топливо и опускают в активную зону реактора. Когда начинается реакция деления, рождаются быстрые нейтроны. Их замедляют, чтобы инициировать следующие расколы ядер. Замедлителем в современных реакторах выступает вода.
Она же является теплоносителем, поэтому реакторы называются водо-водяными. Какое вещество можно сделать теплоносителем в реакторе на быстрых нейтронах и уране-238?
Благодаря общему труду сегодня мы являемся лидирующей страной в области быстрых технологий». Он также зачитал поздравление от имени депутатов Государственной Думы Российской Федерации, адресованное коллективу Физико-энергетического института им. От имени администрации Обнинска к участникам обратился Глава городского самоуправления, Председатель Обнинского городского Собрания Геннадий Артемьев. Он подчеркнул, что вклад ученых Физико-энергетического института оказался решающим в этом историческом событии.
Доктор физико-математических наук, профессор, президент ядерного общества Казахстана Владимир Школьник в своем выступлении отметил перспективность технологии быстрых реакторов и актуальность направления по выводу отработавших ядерных установок из эксплуатации. Сочетание быстрых и тепловых реакторов в организации замкнутого цикла и исследования тех лет остаются актуальными, и я очень рад, что в Физико-энергетическом институте данные работы продолжаются, так как они имеют важное значение для будущего развития атомной энергетики. Эту тему нужно продолжать. Очень приятно отметить работы по материаловедению, особенно систематизированные данные исследований по радиационному распуханию.
Третья задача — снижение радиоактивности отходов с помощью переработки минорных актинидов. Все это в комплексе позволит повысить экологическую безопасность, экономичность и социальную приемлемость атомной энергетики.
Как отметил в интервью профильному порталу Atominfo. Весь опытно-демонстрационный энергокомплекс заработает в 2029 году. В планах госкорпорации — масштабирование ОДЭК: на первом этапе предполагается строительство таких комплексов близи действующих российских тепловых АЭС, на втором — выход на внешние рынки. Сегодня Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. По словам Вадима Лемехова, «Росатом» предлагает включить новую установку в план размещения энергоблоков до 2045 года, вероятнее всего на Южном Урале. Генеральный конструктор «Прорыва» отмечает, что БРЕСТ сразу конструировали с прицелом на строительство более крупного реактора.
Именно поэтому была выбрана мощность 300 МВт, а не в 10 раз меньшая, как обычно делается на опытных установках. На маленьком реакторе невозможно выявить те проблемы, которые способны возникнуть на большом. Вадим Лемехов уверен, что в целом выполненное расчетно-экспериментальное обоснование позволит с высокой долей вероятности прогнозировать облик БР-1200.
Его применение в десятки раз увеличит топливную базу атомной энергетики.
Кроме того, теперь отработавшее ядерное топливо других АЭС можно вместо хранения использовать повторно, в БН-800.
«Росатом» начал строить первый в мире атомный энергоблок с безотходным циклом
МБИР — многоцелевой исследовательский реактор на быстрых нейтронах — резко отличается от своих прошлых собратьев тем, что специально задуман как «многоликий». 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. «Росатом» приступил к строительству в России атомного энергоблока с инновационным реактором на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300. Против продаж реакторов на быстрых нейтронах резко выступает США. БН-1200М, как следует из названия — это модернизированный реактор на быстрых нейтронах электрической мощностью 1200 МВт.
Россия на пороге создания нового реактора на быстрых нейтронах
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. С тех пор реактор не работает, планов строить другой нет. В Великобритании завод построили в 1997 году, но он так и не вышел на проектную мощность, а в 2011 году было принято решение о его остановке. Большая часть времени и денег ушла на проект завода и внесение бесчисленных правок. То оборудование, которое всё же купили, распродается.
Естественно, это касается только той части сборок их чуть больше сотни из общего количества в тысячу штук , которые пошли под замену штатных… Теперь нужно исправлять их недостатки, заменять ненадёжные части. На 2018 год энергоблок работает на номинальном уровне мощности [19]. В разделе не хватает ссылок на источники см. Информация должна быть проверяема , иначе она может быть удалена. Вы можете отредактировать статью, добавив ссылки на авторитетные источники в виде сносок. Экспериментальная демонстрация ключевых компонентов закрытого топливного цикла. Отработка в реальных условиях эксплуатации новых видов оборудования и усовершенствованных технических решений, введённых для повышения показателей экономичности, надёжности и безопасности. Разработка инновационных технологий для будущих реакторов на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем: испытания и аттестация перспективного топлива и конструкционных материалов, демонстрация технологии выжигания минорных актинидов и трансмутации долгоживущих продуктов деления, составляющих наиболее опасную часть радиоактивных отходов атомной энергетики. Генерация электроэнергии В разделе не хватает ссылок на источники см. Пассивные средства воздействия на реактивность, системы аварийного расхолаживания через теплообменники, поддон для сбора расплавленного топлива. Минимальная вероятность аварии с расплавлением активной зоны.
Да и тема обеспечения человечества практически вечной энергетической базой американцам не близка. Не вышло у американцев и с военным использованием натриевых быстрых реакторов. Натрий бурно реагирует с водой и горит на воздухе, что усложняет любую аварию с утечкой теплоносителя. Поэтому после трехлетней эксплуатации единственной американской подлодки с натриевым теплоносителем USS Seawolf были сделаны отрицательные выводы о применимости такого типа реакторов в подводном флоте, на самой подлодке реактор был заменен на обычный водо-водяной, и эксперименты с использованием быстрых реакторов Пентагон прекратил. Однако из-за нескольких аварий его неоднократно останавливали, запускали снова, потом снова останавливали и окончательно заглушили в феврале 2010 года, так и не выведя на проектную мощность. В Японии быстрым реакторам не повезло: в 1995 году на реакторе «Мондзю» через четыре месяца после пуска произошла крупная утечка натрия. Потом 15 лет на АЭС шел ремонт, но при перезапуске снова произошла авария. С тех пор реактор не работает. Индия имеет исследовательский быстрый реактор FTBR, но с пуском демонстрационного реактора PFBR-500 у индийцев не ладится уже много лет по причине отсутствия опыта и специалистов. Многочисленные отказы экспериментального оборудования ставят под вопрос реализацию этого проекта. Единственными серьезными конкурентами России в этой области сейчас являются китайцы, которые, однако, используют российское топливо с обогащенным ураном: они запустили экспериментальный реактор на быстрых нейтронах CEFR в 2011 году, а сейчас строят демонстрационный блок, который должен заработать в ближайшие годы. Первый китайский опытный реактор CEFR мощностью 65 мегаватт проектировался в 90-х годах в России, но строился китайцами самостоятельно. Пущенная в 2010 году эта установка стала для Китая своего рода полигоном, где нарабатывается понимание, каким образом строить и эксплуатировать быстрые натриевые реакторы.
Таким образом, впервые в мировой практике на одной площадке будут построены АЭС с «быстрым» реактором и пристанционный замкнутый ядерный топливный цикл, заявили в Росатоме. Росатом начал тестовые испытания оборудования по производству инновационного ядерного топлива 25 марта 2024 года.