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 «». Рассказываем, как устроены реакторы на быстрых нейтронах и почему они могут в корне изменить наше представление об энергетике.
Быстрые нейтроны на земле, под водой и в реакторах Поднебесной: кто этому прокладывал дорогу?
Рассказываем, как устроены реакторы на быстрых нейтронах и почему они могут в корне изменить наше представление об энергетике. Реакторы на быстрых нейтронах способны нарабатывать плутоний, которого хватит, чтобы обеспечить собственную работу и при необходимости другие реакторы новым топливом. В итоге, на сегодняшний день в Обнинске уже собрали модель активной зоны перспективного реактора на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем БН-1200М. использование свинцового теплоносителя, который не замедляет быстрые нейтроны.
журнал стратегия
И реакторы такого типа были отключены французами, потому что приносили убытки. Там не случилось катастроф, но такие реакторы сложно поддерживать в стабильном состоянии, поэтому они отключались, чтобы спасти Францию и мир от нового Чернобыля. И эти отключения еще больше убивали экономику процесса. То есть почти треть времени энергоблок простаивал, электроэнергию не производил... В 2021 году Андрей Ожаровский помог найти и обезвредить источник довольно мощного радиоактивного излучения на улице Труда Источник: Артем Краснов Что касается тезиса, что реактор работает на радиоактивных отходах — это, знаете, пересказ ядерной физики для третьеклассников.
Главная проблема в том, что вы не можете взять ОЯТ из одного реактора и загрузить в другой так, чтобы это было безопасно. Грубо скажу: нельзя дерьмом одного человека накормить другого. То есть можно, если сделать сначала компост, а потом вырастить на нём кабачки. И вот об этой стадии компоста атомщики умалчивают: плутоний и минорные актиноиды нужно сначала выделить из ОЯТ на очень сложном радиохимическом производстве.
А где у нас такое делают? Например, на ПО «Маяк», то есть нужно или новое предприятие такого типа, или новый завод на самом «Маяке», что и опасно, и недешево. 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.
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. Это важный шаг в выстраивании двухкомпонентной атомной энергетики с замыканием ядерного топливного цикла. Применение МОКС-топлива позволит в десятки раз увеличить топливную базу атомной энергетики. Остальное идет в отход, и в итоге образуется плутоний — искусственный топливный элемент, который является делящимся веществом.
Начало работ по сооружению — 1985 год. Возобновление сооружения энергоблока — 1997 год.
Физпуск — 2014 год. Энергопуск — 2015 год. Проект БН-1200: перспектива развития направления Разработка и реализация проектов БН-350, БН-600 и БН-800 позволили создать эффективную проектно-конструкторскую, производственную и эксплуатационную инфраструктуру, которая явилась базой для дальнейшего развития технологии БН. Реализация комплекса работ, запланированных в рамках программы НИОКР по проекту, позволит создать серийный коммерческий энергоблок БН-1200М, удовлетворяющий требованиям конкурентоспособности по отношению к энергоисточникам различного типа для обеспечения реализации стратегии развития ядерной энергетики России в части создания двухкомпонентной энергетической системы на базе технологий ВВЭР и БН. Безопасность РУ БН-1200 В проекте реакторной установки БН-1200 используется ряд новых технических решений по повышению безопасности: — полное интегрирование натриевых систем и оборудования первого контура в баке реактора, что исключает течи радиоактивного натрия и его взаимодействие с воздухом — наиболее опасный класс проектных аварий для реакторов БН; — применение усовершенствованной системы аварийного теплоотвода с автономными теплообменниками, встроенными в корпус реактора, обеспечивающей естественную циркуляцию натрия непосредственно через ТВС активной зоны за счет использования в АТО обратного клапана пассивного принципа действия, что повышает уровень снимаемой мощности при допустимом температурном состоянии активной зоны; — дополнительно к системе пассивного останова на основе гидравлически взвешенных стержней ПАЗ-Г , хорошо отработанной для реактора БН-800, предусматривается внедрение системы стержней ПАЗ-Т, реагирующих на изменение температуры натрия на выходе из активной зоны. Данный тип устройств чувствителен к повышению температуры теплоносителя во всех авариях с разбалансом соотношения мощности и расхода и, следовательно, обеспечивает дополнительное повышение безопасности РУ.
Подробности Реализация проекта БН-1200М на основе референтных технологий БН-600, БН-800 и инновационных технических решений обеспечит: — создание конкурентоспособных АЭС с высоким уровнем безопасности; — создание структуры замкнутого топливного цикла в промышленном масштабе для решения проблемы топливообеспечения атомной энергетики на длительную перспективу; — снижение объемов радиоактивных отходов за счет переработки ОЯТ ВВЭР и использования выделенных из него плутония и младших актинидов; — лидерство России в мире по реакторам на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем. Для повышения безопасности и экономичности применен ряд новых схемно-компоновочных и технических решений: — интегральная компоновка первого контура с размещением всех натриевых систем, включая фильтр-ловушки, системы нейтронно-физического и химико-технологического контроля, в баке реактора; — переход от секционно-модульной схемы парогенераторов к интегральной, основанной на применении прямотрубных модулей большой мощности, что приводит к значительному уменьшению материалоемкости; — обеспечение длительной выдержки ТВС во внутриреакторном хранилище, что позволило исключить барабан с натрием в системе перегрузки; — обеспечение длительной кампании ТВС за счет укрупнения твэлов, что обеспечит снижение затрат на топливо. Мощность серийного энергоблока выбрана исходя из следующих требований: — одинаковая электрическая мощность с АЭС-2006 с целью согласованного подхода к выбору площадок для размещения АЭС и унификации турбогенератора и другого электротехнического оборудования системы выдачи электроэнергии; — транспортабельность крупногабаритного оборудования по железной дороге корпус реактора и большая поворотная пробка собираются на строительной площадке.
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. 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.
Реакторы на быстрых нейтронах: как Россия оказалась впереди планеты всей
| Россия сделала шаг к энергетике будущего | Россия продолжила работу с реакторами на быстрых нейтронах единственная в мире. |
| В России завершается сборка мощнейшего «суперреактора» на быстрых нейтронах - Телеканал "Наука" | использование свинцового теплоносителя, который не замедляет быстрые нейтроны. |
| «Сделали то, что не успели в СССР». В России запущен вечный ядерный реактор | Реактор четвертого поколения на быстрых нейтронах даст дополнительный импульс развитию отрасли. |
АО "ТВЭЛ" представило инновационные решения для замыкания ядерного топливного цикла
Наш следующий шаг на пути к новой двухкомпонентной ядерной энергетике, в которой реакторы на быстрых и на тепловых нейтронах будут работать совместно, обмениваясь топливом - сооружение энергоблока с головным образцом серийного реактора БН-1200М. Это позволит в полной мере воплотить все экологические и экономические преимущества технологии реакторов на быстрых нейтронах», - отметил директор Белоярской АЭС Иван Сидоров. 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.
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.
Это важный шаг в выстраивании двухкомпонентной атомной энергетики с замыканием ядерного топливного цикла. Применение МОКС-топлива позволит в десятки раз увеличить топливную базу атомной энергетики. Остальное идет в отход, и в итоге образуется плутоний — искусственный топливный элемент, который является делящимся веществом. Раньше его отправляли либо на склад, либо военным. А теперь этот плутоний вернули в реактор, впервые выведя его на номинальную мощность. Такой вид ядерного топлива называется МОКС-топливом. И это первый шаг к замыканию топливного цикла.
Когда этот плутоний отработает, часть его сгорит, отдав нам энергию, а другая часть будет переработана, и из нее сделают новое топливо, которое вновь загрузят в реактор, уже в третий раз! Мы привыкли и считаем в порядке вещей, что отходы, образующиеся в процессе производства или потребления, максимально перерабатывают, чтобы в том или ином виде вернуть их в нашу жизнь.
The purpose of the MBIR construction is to have a high-flux fast test reactor with unique capabilities to implement the following tasks: in-pile tests and post-irradiation examination, production of heat and electricity, testing of new technologies for the radioisotopes and modified materials production.
Multi-Purpose Fast Reactor (MBIR)
Россия продолжила работу с реакторами на быстрых нейтронах единственная в мире. Россия продолжила работу с реакторами на быстрых нейтронах единственная в мире. «Россия продолжает шаг за шагом использовать те уникальные преимущества, которые дают нашей отрасли мощные реакторы на быстрых нейтронах. Россия продолжила работу с реакторами на быстрых нейтронах единственная в мире. БН-1200М, как следует из названия — это модернизированный реактор на быстрых нейтронах электрической мощностью 1200 МВт. «Росатом» начал монтаж первой в мире реакторной установки естественной безопасности на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем.
Россия создала нейтронный «Прорыв»
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. 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. МБИР — многоцелевой исследовательский реактор на быстрых нейтронах — резко отличается от своих прошлых собратьев тем, что специально задуман как «многоликий».
АО "ТВЭЛ" представило инновационные решения для замыкания ядерного топливного цикла
| Росатом делает значительный шаг вперед в трансмутации отходов уранового топлива | В принципе, реактор на быстрых нейтронах способен работать без дозаправки десятилетиями. |
| Бесконечная энергия: «Росатом» строит первый в мире реактор с замкнутым циклом | БН-1200М, как следует из названия — это модернизированный реактор на быстрых нейтронах электрической мощностью 1200 МВт. |
| Реакторы на быстрых нейтронах: как Россия оказалась впереди планеты всей | 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" надеется ввести реактор "БРЕСТ" в 2028-2029 гг
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? разработка, испытание реакторов на быстрых нейтронах (быстрых реакторов). 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.
К «Прорыву» добавляется реактор
Специальный модуль создает ядерное топливо, затем оно поступает в энергоблок «Брест-ОД-300» на быстрых нейтронах, а после переработки то же самое топливо возвращается обратно в реактор, и снова по кругу. Реактор БРЕСТ-ОД-300 работает на быстрых нейтронах, в качестве теплоносителя выступает свинец. В нем реакторы на быстрых и на тепловых нейтронах будут работать совместно, обмениваясь топливом. То есть в отработавшем топливе реактора на быстрых нейтронах можно добиться выхода делящегося вещества равного или большего, чем было загружено в него изначально.
Российские учёные вывели реактор Белоярской АЭС на номинальную мощность
| Росатом впервые отправил в Китай топливо для реактора на быстрых нейтронах | «Росатом» начал монтаж первой в мире реакторной установки естественной безопасности на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем. |
| «Сделали то, что не успели в СССР». В России запущен вечный ядерный реактор | 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. |
| Россия на пороге создания нового реактора на быстрых нейтронах | В итоге, на сегодняшний день в Обнинске уже собрали модель активной зоны перспективного реактора на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем БН-1200М. |
| Multi-Purpose Fast Reactor (MBIR) | В России учёные-атомщики вывели реактор БН-800 на номинальную мощность с полной загрузкой инновационным, так называемым МОХ-топливом. |
| Multi-Purpose Fast Reactor (MBIR) | | В нем реакторы на быстрых и на тепловых нейтронах будут работать совместно, обмениваясь топливом. |