Россия первой запустила реактор на быстрых нейтронах с полным циклом использования МОКС-топлива, которое позволяет использовать неисчерпаемые запасы природного урана. 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. Реактор четвертого поколения на быстрых нейтронах даст дополнительный импульс развитию отрасли.
«Сделали то, что не успели в СССР». В России запущен вечный ядерный реактор
Целью сооружения МБИР является создание высокопоточного исследовательского реактора на быстрых нейтронах с уникальными потребительскими свойствами для реализации следующих задач: проведение реакторных и послереакторных исследований. Так реактор на быстрых нейтронах, использующий отработанное топливо, уже вовсю работает на Белоярской АЭС. «Росатом» начал монтаж первой в мире реакторной установки естественной безопасности на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем. 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. Эксперт Уваров: Россия сделала новый важный шаг к атомной энергетике будущего.
Радиационные явления в реакторных материалах обсудили в Обнинске
| Россия запустила модель Реактора будущего или «Секрет» поставок урана в США | В принципе, реактор на быстрых нейтронах способен работать без дозаправки десятилетиями. |
| БН-800 — Википедия | Реакторы на быстрых нейтронах способны нарабатывать плутоний, которого хватит, чтобы обеспечить собственную работу и при необходимости другие реакторы новым топливом. |
Россия сделала шаг к энергетике будущего
По мнению ученых, применение нитридов позволит удлинить топливную кампанию, то есть время работы топливной сборки, и тем самым улучшить экономические показатели эксплуатации. Новая жизнь атомной энергетики Как уже было сказано, блок с реактором БРЕСТ — компонент опытно-демонстрационного энергетического комплекса. Кроме реакторного блока в ОДЭК входит пристанционный завод, состоящий из модуля переработки облученного смешанного уран-плутониевого топлива и модуля фабрикации-рефабрикации, где будут изготавливаться тепловыделяющие элементы для БРЕСТ. На заводе планируется производить топливо, компоненты которого со временем будут извлекаться из облученного ядерного топлива ОЯТ. Благодаря переработке ОЯТ топливный цикл удастся замкнуть. Создание такого цикла на ОДЭК предусматривает включение в топливо минорных актинидов радиотоксичных трансурановых элементов, образующихся в процессе облучения для их последующей трансмутации. Благодаря взаимодействию с быстрыми нейтронами кюрий, нептуний и америций будут превращаться в другие, менее опасные химические элементы. Первый — БН-800, в котором также используются обедненный уран и плутоний из облученного топлива.
Но топливо для БН-800 производится на Горно-химическом комбинате, а в Северске оно будет изготавливаться и эксплуатироваться на одной площадке. Это важная особенность концепции проекта «Прорыв»: он нацелен на создание ядерно-энергетических комплексов, состоящих из АЭС и заводов по регенерации и рефабрикации ядерного топлива. Эти комплексы, по замыслу авторов проекта, должны быть, во-первых, безопасны настолько, чтобы исключить любые аварии, требующие эвакуации или отселения местных жителей. Во-вторых, они должны выдерживать конкуренцию с другими видами генерации при сопоставлении их LCOE — средней расчетной себестоимости производства энергии в течение всего жизненного цикла электростанции.
Производство и внедрение такого топлива позволит увеличить ресурс атомных электростанций, утилизировать накопленные запасы обеднённого урана, перерабатывать облучённые элементы для производства свежего топлива вместо их хранения, а также радикально сократить образование ядерных отходов и их активность.
Например, начальник департамента расчётных исследований безопасности АЭС Антон Перегудов в докладе о перспективах развития быстрых реакторов с натриевым теплоносителем отметил: «Сегодня Физико-энергетический институт участвует в обеспечении технологического развития двухкомпонентной атомной энергетики на основе замкнутого топливного цикла с реакторами на быстрых и тепловых нейтронах. Одной из важных задач этого года является выбор топлива для реактора БН-1200М».
Быстрая тематика — главный приоритет Физико-энергетического института им. Лейпунского, который выполняет функции научного руководителя всех проектов российских натриевых реакторов. Такие эксперименты обеспечивают технологическое лидерство России в мире и создают задел на создание новых реакторов и атомных электростанций, обеспеченных современными технологиями и высококвалифицированным персоналом.
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. 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.
Россия сделала шаг к энергетике будущего
Несмотря на это, сегодня 10 реакторов типа РБМК-1000 все еще работают в России. Элементы многоцелевого исследовательского реактора на быстрых нейтронах (МБИР) отправлены из Волгодонска в Димитроград на место постоянной сборки. Реакторы на быстрых нейтронах способны нарабатывать плутоний, которого хватит, чтобы обеспечить собственную работу и при необходимости другие реакторы новым топливом.
В России до сих пор работают 10 ядерных реакторов «чернобыльского типа». Безопасны ли они?
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.
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. Дожигание минорных актинидов — это следующий шаг в замыкании ядерного топливного цикла, который должен не только уменьшить количество ядерных отходов, подлежащих финальной изоляции, но и значительно снизить их радиоактивность. В перспективе это дает возможность отказаться от сложного и дорогостоящего глубинного захоронения отходов», - прокомментировал старший вице-президент по научно-технической деятельности АО «ТВЭЛ» Александр Угрюмов. Она появилась в 2021 году как часть продуктового направления «Сбалансированный ядерный топливный цикл» и рассчитана до 2035 года.
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? Простая в обращении и доступная вода не подойдет: она замедлит нейтроны, и тяжелый изотоп урана откажется вступать в реакцию деления. Атомщики нашли решение — жидкие металлы: они не влияют на скорость нейтронов, зато прекрасно проводят тепло. Белоярская АЭС. Фото с сайта wikipedia. Пока во всех действующих установках используется расплавленный натрий, который активно взаимодействует с водой. Металл всплывает на ее поверхности и плавится, попутно выделяется водород, который может воспламениться. Полностью от воды в реакторе не избавиться: пар нужен, чтобы крутить турбину. Поэтому сейчас в России проектируют и строят реакторы со свинцовым теплоносителем — они менее активно взаимодействуют с водой. В мире есть только два энергетических реактора на быстрых нейтронах — БН-600 и БН-800. Они находятся в России на территории Белоярской атомной электростанции.
В его основе два ключевых компонента — обеднённый уран и плутоний, извлекаемый из облучённого ядерного топлива. Производство и внедрение такого топлива позволит увеличить ресурс атомных электростанций, утилизировать накопленные запасы обеднённого урана, перерабатывать облучённые элементы для производства свежего топлива вместо их хранения, а также радикально сократить образование ядерных отходов и их активность.
Россия на пороге создания нового реактора на быстрых нейтронах
По своей функциональности он полностью покрывает возможности реактора БОР-60. При вводе МБИР в активную эксплуатацию старый реактор остановят. Целью сооружения МБИР является создание высокопоточного исследовательского реактора на быстрых нейтронах с уникальными потребительскими свойствами для реализации следующих задач: проведение реакторных и послереакторных исследований, производство электроэнергии и тепла, отработка новых технологий производства радиоизотопов и модифицированных материалов. Основным предназначением МБИР является проведение массовых реакторных испытаний инновационных материалов и макетов элементов активных зон для ядерно-энергетических систем четвертого поколения, включая реакторы на быстрых нейтронах с замыканием топливного цикла, а также и тепловые реакторы малой и средней мощности. На сайте могут быть использованы материалы интернет-ресурсов Facebook и Instagram, владельцем которых является компания Meta Platforms Inc.
По этой схеме двухкомпонентной атомной энергетики реакторы на быстрых нейтронах будут как «готовить» новое топливо, так и дожигать уран из отработавшего. Получается своего рода вечный двигатель — источник энергии без границ.
И вот в Северске Томская область на площадке Сибирского химического комбината дан старт строительству атомного энергоблока мощностью 300 мегаватт с инновационным реактором на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300 со свинцовым теплоносителем. Он станет частью опытно-демонстрационного энергетического комплекса ОДЭК , важнейшего для всей мировой ядерной энергетики объекта, создаваемого в рамках отраслевого проекта «Прорыв», который реализуется в России с 2010-х годов. Ожидается, что реактор заработает во второй половине 2020-х годов. По принципу естественной безопасности Перед началом официального старта мероприятия руководитель проектного направления «Прорыв», специальный представитель по международным и научно-техническим проектам госкорпорации «Росатом» Вячеслав Першуков рассказал журналистам, что конструкция реактора БРЕСТ-ОД-300 со свинцовым теплоносителем основана на принципах так называемой естественной безопасности. По его словам, интегральная конструкция и физика реакторной установки позволяют исключить аварии, требующие эвакуации населения.
Если вам нужна «зеленая энергетика» - то вот она.
Зеленее не бывает. Использованные источники:.
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.
АО "ТВЭЛ" представило инновационные решения для замыкания ядерного топливного цикла
| В России появился «вечный» ядерный реактор - Аргументы Недели | И реактор на быстрых нейтронах немного уменьшает их количество. |
| Росатом Госкорпорация «Росатом» ядерные технологии атомная энергетика АЭС ядерная медицина | 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. |
| К «Прорыву» добавляется реактор (12 февраля 2024) | | Против продаж реакторов на быстрых нейтронах резко выступает США. |
| Бесконечная энергия: «Росатом» строит первый в мире реактор с замкнутым циклом | Выполнены запланированные исследования в обоснование безопасности многоцелевого исследовательского реактора на быстрых нейтронах МБИР и продления сроков эксплуатации БОР-60. |
Быстрые нейтроны на земле, под водой и в реакторах Поднебесной: кто этому прокладывал дорогу?
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.
С пуском БН-350 программа создания быстрых реакторов вышла на новый этап, о котором мечтал А.
Если говорить про использование в реакторе БН-800 оксидного уран-плутониевого топлива МОКС, от английского mixed oxides , то основная проблема — в его дороговизне и экологической опасности. Но на практике это не так: при выделения из отработавшего ядерного топлива плутония, который должен пойти на производство МОКС-топлива, на комбинате «Маяк» образуются огромные объемы вторичных радиоактивных отходов. По некоторым данным, при «переработке» из тонны ОЯТ образуется 4,5 тонны высокоактивных отходов, 150 тонн жидких среднеактивных отходов и более 1000 тонн жидких низкоактивных отходов. Мы помним, что радиационная катастрофа в 1957 году произошла именно на хранилище этих опасных отходов, а жидкие радиоактивные отходы комбинат выливал в речку Теча и различные озёра в конце 40-х и начале 50-х годов. Выделение отдельных радиоактивных элементов из общего «компота» — одна из задач озерского ПО «Маяк». Но процесс этот отнюдь не дешевый и сопряжен с рисками Источник: Артем Краснов Вообще среди адского коктейля под названием отработавшее ядерное топливо, среди 198 радиоактивных элементов, есть несколько под названием минорные актиноиды.
Они в основном долгоживущие и в таблице Менделеева расположены рядом с ураном. И была древняя мечта атомщиков каким-то образом от них избавиться, уменьшить их срок жизни, чтобы строить хранилища РАО не более чем на 300 лет. Цезий-стронций за это время распадется, и всё, проблема вроде как решена. Идея называется словом трансмутация, и всё это очень красиво на бумаге, но есть вещи, о которых принято умалчивать. Сейчас речь идет только об эксперименте с работой реактора на топливе с примесью минорных актиноидов, а суть любого эксперимента в том, что ты не знаешь ответа — получится или нет. Результат может быть положительный или отрицательный, то есть пока Росатом выдает желаемое за действительное. Они говорят: мы сжигаем радиоактивные отходы.
Нет, на самом деле они готовятся проводить эксперимент на работающем промышленном реакторе, хотя такие исследования нужно проводить на экспериментальных реакторах. Но даже если эксперимент получится, речь идет об одном малом компоненте радиоактивных отходов, которые производит атомная энергетика. И это самое важное. Да, они планируют снизить опасность одних элементов, но они не уничтожат их, не превратят в абсолютно нерадиоактивную вещь, просто переведут в другое состояние. Трансмутация — это тупиковый путь. 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.
Во-первых, экономика и промышленность нашей страны будут обеспечены чистой атомной электроэнергией на сотни лет. Во-вторых, появится почти вечный двигатель, не требующий расходования невозобновляемых ресурсов для производства электроэнергии. 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.
Что дадут "быстрые нейтроны" в ближайшей перспективе? Привычный нам мир держится на углеводородной энергетике — львиная доля электричества, которую мы потребляем, получена путем сжигания нефти и газа. Однако запасы углеводородов на планете ограничены, их, по разным оценкам, хватит еще на 40—60 лет, а спад в добыче нефти и газа по некоторым оценкам может начаться уже с 2020 года. Так что вопрос о том, как жить дальше, с каждым годом становится все острее, а работы по поиску энергетической альтернативы — все масштабней. Если не считать возможности использования энергии ветра и Солнца, до последнего времени науке было известно всего две такие возможности: извлечение энергии за счет деления ядер тяжелых элементов, или при слиянии ядер самых легкого — водорода — с образованием ядра атома гелия. К сожалению, обе эти возможности весьма опасны — ведь в первой, по существу, приходится приручать атомный взрыв, во второй — термоядерную реакцию, которая питает звезды и пугает нас водородной бомбой. В мире существует два класса ядерных реакторов: на медленных нейтронах водо-водяные, сокращенно ВВЭР, большой мощности канальные, или РБМК, на тяжелой воде и с шаровой засыпкой и газовым контуром и на быстрых нейтронах. Реакторы на быстрых нейтронах кардинально отличаются от всех остальных: плотность тепловыделения в них в несколько раз больше, поэтому в качестве теплоносителя там приходится использовать жидкий натрий или свинец вместо воды. При работе такого реактора происходит очень интенсивное выделение нейтронов, которые поглощаются слоем урана-238, расположенного вокруг активной зоны. Этот уран превращается в плутоний-239, который затем тоже может использоваться в реакторе как делящийся элемент. Именно этот факт стал основным аргументом в пользу новой программы "Росатома", которая предполагает использовать блоки с "быстрыми" реакторами в сочетании с реакторами на тепловых нейтронах. Предполагается, что с помощью "быстрых" реакторов можно будет эффективнее решать проблему накопления отработанного ядерного топлива ОЯТ "тепловых" реакторов, уменьшая радиотоксичность этого ОЯТ, чтобы в некой перспективе приблизиться к так называемому замкнутому топливному циклу, когда объем и токсичность захораниваемого ОЯТ сравняется с объемом и токсичностью природного сырья "на входе".
Уникальный реактор обеспечит энергетическое будущее России
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. Вообще-то, Россия не является пионером в создании реакторов на быстрых нейтронах, но она стала первой, кто преуспел в этом. В реакторах на быстрых нейтронах обходятся без замедлителей. использование свинцового теплоносителя, который не замедляет быстрые нейтроны.