Многоцелевой научно-исследовательский реактор на быстрых нейтронах четвертого поколения поможет изучению технологий двухкомпонентной ядерной энергетики и другим научным целям. 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)». Выполнены запланированные исследования в обоснование безопасности многоцелевого исследовательского реактора на быстрых нейтронах МБИР и продления сроков эксплуатации БОР-60.
В России появился «вечный» ядерный реактор
Ранее ядерные реакторы в России, работающие на быстрых нейтронах, загружались обычным урановым топливом, поскольку работали по обыкновенным натриевым технологиям, сообщает Рассказываем, как устроены реакторы на быстрых нейтронах и почему они могут в корне изменить наше представление об энергетике. является самым мощным в мире реактором-размножителем на быстрых нейтронах с жидкометаллическим натриевым теплоносителем. «Прорыв» относится к поколению так называемых реакторов на быстрых нейтронах, работающих по принципу замкнутого цикла, то есть без отходов. Россия первой запустила реактор на быстрых нейтронах с полным циклом использования МОКС-топлива, которое позволяет использовать неисчерпаемые запасы природного урана. Реактор четвертого поколения на быстрых нейтронах даст дополнительный импульс развитию отрасли.
Search form
- Курсы валюты:
- По принципу естественной безопасности
- Что такое цепная реакция деления
- В России появился «вечный» ядерный реактор
Россия создала нейтронный «Прорыв»
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". Общий и все более существенный в современном нестабильном мире недостаток всей атомной энергетики состоит в том, она фактически исключает возможность контроля за нераспространением ядерного оружия на Земле: ведь каждое государство, имеющее на своей территории современную АЭС, которая постоянно производит плутоний, может теоретически сделать свою собственную атомную дубину.
Важная особенность быстрых реакторов — способность производить больше делящихся материалов, чем потреблять. Сочетание «естественная безопасность» говорит о том, что безопасность работы реактора достигается не за счет усложнения его конструкции, а благодаря максимальному использованию законов природы и свойств материалов. Поэтому в установках данного типа при разгерметизации первого контура исключены пожары, химические или тепловые взрывы — в отличие от схем на основе натрия, который бурно реагирует с водой и воздухом. Естественная безопасность обеспечивается и благодаря интегральной компоновке реакторной установки в тепловых моделях реактор и парогенератор разнесены в пространстве. Пространство между полостями при сооружении поэтапно заливается бетонным наполнителем», — объясняет генеральный конструктор проектного направления «Прорыв» Вадим Лемехов. Благодаря интегральной компоновке весь объем теплоносителя собран в реакторе, поэтому аварии с потерей охлаждения активной зоны невозможны. Такие особенности установки позволили отказаться от массивной гермооболочки, ловушки расплава, большого объема обеспечивающих систем, а также дали возможность снизить класс безопасности внереакторного оборудования. Новое топливо Для быстрых реакторов необходимо специальное топливо, обычно оксиды урана или урана и плутония. СНУП-топливо получают из обедненного урана, оставшегося после обогащения, и энергетического плутония, произведенного из облученного топлива, с помощью технологии карботермического синтеза. 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.
В отсутствии достоверной информации и внятных комментариев со стороны властей зарубежные издания стали распространять непроверенные данные, основанные на слухах. Советские газеты в ответ обвинили «определенные круги» за рубежом в попытках нагнетать обстановку. Михаил Горбачёв обратился к советским гражданам только 14 мая, спустя почти три недели после катастрофы. Кроме того, это положило начало новой эре международной кооперации по вопросам ядерной безопасности. В августе 1986 года Международное агентство по атомной энергии провело конференцию в Венне, где советские ученые проявили беспрецедентный для того времени уровень открытости, сообщив подробности инцидента, говорит Де Геер, который также присутствовал на той конференции. После жуткой аварии в конструкцию работающих РБМК-1000 были внесены изменения: стало использоваться более обогащенное топливо, было увеличено количество управляющих стержней, введены дополнительные ингибиторы для избежания потери контроля над реактором при низких мощностях. Три оставшихся реактора Чернобыльской АЭС находились в эксплуатации до 2000 года. В Литве также оставались два РБМК, которые впоследствии были закрыты по требованию после того, как страна стала членом Европейского союза. К настоящему моменту четыре эксплуатирующихся РБМК находится в Курске, три в Смоленске и еще три в Санкт-Петербурге четвертый был закрыт в декабре 2018 года. Вряд ли можно повысить безопасность РБМК в целом до уровня, который можно ожидать от аналогичного реактора западного образца», — добавляет Эдвин Лайман. В дополнение к этому Де Геер отмечает, что эти реакторы не предусматривают наличие защитных систем полной локализации, которая имеется у реакторов западного образца. Эти системы представляют собой щиты из свинца и стали и предназначены для удержания радиоактивного газа или пара от выбросов в атмосферу в случае аварии. Необходим более жесткий контроль Инженеры лицом к лицу сталкиваются с проблемами атомных станций и должны их преодолевать. Несмотря на потенциал последствий аварии на АЭС для всего мирового сообщества по-прежнему не существует международных соглашений, в которых было бы четко прописано, что именно можно считать «безопасной» атомной электростанцией, говорит Лайман. Он отмечает, что Конвенция о ядерной безопасности требует от стран полной прозрачности в отношении принятых мер безопасности эксплуатации АЭС и допускает экспертную оценку этих систем, но законодательно не существует никаких принудительных механизмов и санкционных мер по соблюдению этих требований. Отдельные страны имеют свои независимые регулирующие органы, однако их независимость ограничивается тем, насколько им ее обеспечивают местные органы власти, говорит Лайман. Несмотря на то, что помимо СССР никто больше не строил реакторы типа РБМК-1000, в некоторых странах предложены новые проекты реакторов, где также имеет наличие пустотный коэффициент реактивности. Например, этот принцип используется в реакторах-размножителях на быстрых нейтронах РРБН , в которых по мере роста мощности производится больше расщепляющегося материала. Подобные реакторы построены, например, в Китае, России, Индии и Японии. Хотя в последнем случае реактор не работает и его планируется полностью вывести из эксплуатации. Индия отстает от графика ввода в эксплуатацию своего реактора на 10 лет. В Канаде также имеются реакторы, в которых используется эффект небольшого положительного пустотного коэффициента.
Первым атомным реактором на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем стал американский EBR I, запущенный 20 декабря 1951 года, но к электросетям он подключен не был, энергия использовалась в основном для освещения здания, в котором находился реактор. В 1965 году реактор остановили и запустили второй такой же, но в 1994 году остановили. Владельцы АЭС США — в основном частные компании, они не видят коммерческих преимуществ в быстрых реакторах по сравнению с обычными «тепловыми». 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.
Бесконечная энергия: «Росатом» строит первый в мире реактор с замкнутым циклом
Новое топливо В рамках проекта Топливная компания разработала принципиально новый вид ядерного топлива — смешанное нитридное уран-плутониевое топливо, которое носит название «СНУП». Параллельно продолжается работа по созданию второго поколения твэлов с более высоким уровнем выгорания, которые должны использоваться, когда производство СНУП-топлива перейдет на этап рефабрикации. Технологии переработки облученного топлива так же важны для атомной энергетики будущего, как и новые реакторы и ранее не существовавшие виды топлива. Именно они помогут сделать атомную энергетику не только экономически доступной и безопасной, но и практически безотходной в своей производственной цепочке и жизненном цикле. И, таким образом, эта замкнутая система станет практически независимой от внешних поставок сырья».
Идеи о замыкании ядерного топливного цикла были высказаны советским физиком Александром Лейпунским еще на заре атомной промышленности. А теперь наша страна открывает всему миру новую эру в использовании атомной энергии: экономически эффективной, абсолютно безопасной и экологически чистой. Президент Российской академии наук Александр Сергеев считает, что «строительство БРЕСТа знаменует собой начало новой эпохи в мировой ядерной энергетике». Строительство комплекса должно завершиться к 2030 году.
А в будущем установка может стать даже объектом экспорта. В реализации проекта принимают участие более 30 организаций и более полутора тысяч ученых, инженеров и конструкторов. Главная заслуга принадлежит именно людям, которые трудились над созданием уникального проекта.
Иными словами, есть возможность увеличить топливную базу атомной промышленности в сотню раз. Эта проблема должна решаться многократной переработкой одного и того же объема материалов, полученных из природного урана, с максимально возможным выделением из него полезных компонентов. 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.
Его хватит человечеству на миллионы лет. Сообщается, что отечественные реакторы на быстрых нейтронах ранее загружались обычным урановым топливом, т.
Перевод реактора на МОКС-топливо позволит ответить на целый ряд важных вопросов, а также приблизит создание технологической платформы, в основе которой будет замкнутый ядерный топливный цикл. К слову, успех Белоярской АЭС остался незамеченным для широкой публики, хотя это действительно важный шаг к атомной энергетике будущего.
И хотя её изобретение принадлежит не российским учёным, но именно в нашей стране впервые добились такого успеха. Это своеобразная энергетическая революция, и всё это происходит на фоне сокращения уровня атомной энергетики в мире. В сложном положении оказалась, например, Франция, которая традиционно делала ставку на АЭС. Французы долго не модернизировали свои реакторы, и теперь большое их количество подходит к предельному сроку эксплуатации, а строить новые долго и дорого. Многие эксперты сходятся во мнении, что в Германии, да и вообще в Европе, совершили опрометчивый шаг, когда закрыли свои атомные электростанции.
В нынешней ситуации, когда покупать газ в России они не могут или не хотят и на фоне приближающейся зимы, их ждут серьёзные трудности.
Росатом получил лицензию на производство ядерного топлива для «реактора будущего»
| Россия на пороге создания нового реактора на быстрых нейтронах | Евразия эксперт | Реактор БРЕСТ-ОД-300 работает на быстрых нейтронах, в качестве теплоносителя выступает свинец. |
| Радиационные явления в реакторных материалах обсудили в Обнинске | Четвертый энергоблок Белоярской АЭС с реактором на быстрых нейтронах был впервые полностью переведен на инновационное МОКС-топливо. |
| Бесконечная энергия: «Росатом» строит первый в мире реактор с замкнутым циклом | Реактор БРЕСТ-ОД-300 работает на быстрых нейтронах, в качестве теплоносителя выступает свинец. |
| Россия создала нейтронный «Прорыв» | Росатом ЗАМКНУЛ ЯДЕРНЫЙ ЦИКЛ! Борис Марцинкевич. Четвертый энергоблок БН-800 Белоярской АЭС после очередной загрузки инновационным МОКС-топливом выведен на 1. |
В России до сих пор работают 10 ядерных реакторов «чернобыльского типа». Безопасны ли они?
Росатом ЗАМКНУЛ ЯДЕРНЫЙ ЦИКЛ! Борис Марцинкевич. Четвертый энергоблок БН-800 Белоярской АЭС после очередной загрузки инновационным МОКС-топливом выведен на 1. В реакторах на быстрых нейтронах обходятся без замедлителей. В принципе, реактор на быстрых нейтронах способен работать без дозаправки десятилетиями. К тому же реакторы на быстрых нейтронах могут вовлекать в реакцию природный уран-238, что увеличивает общую долю топлива, которую можно «выжечь» в реакторе.
Список статей
- Подарок будущим поколениям
- Радиационные явления в реакторных материалах обсудили в Обнинске
- Реактор БН-800 проработал год на топливе из отработавшего ядерного топлива
- В шаге от безотходной ядерной энергетики
- Реакторы на быстрых нейтронах: ядерная энергетика в деталях
- Россия создала нейтронный «Прорыв»
Реактор БН-800 проработал год на топливе из отработавшего ядерного топлива
БН-1200М — это "быстрый" реактор нового поколения, который должен стать типовым проектом для энергоблока мощностью 1200 МВт с реактором на быстрых нейтронах и жидким натрием в качестве теплоносителя. С помощью этой установки в России должна быть реализована концепция двухкомпонентной атомной энергетики с реакторами большой мощности как на тепловых, так и на быстрых нейтронах, и замкнутым ядерным топливным циклом, когда в производстве свежего топлива планируется использовать вторичные продукты — обедненный уран, плутоний и регенерированный уран, выделенный из облученного топлива. Это, в частности, позволит решить ресурсную проблему атомной энергетики, связанную с ограниченностью запасов природного урана. 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.
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. Большая часть времени и денег ушла на проект завода и внесение бесчисленных правок.
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. Еще два отечественных реактора научно-исследовательские. Также есть по одному исследовательскому реактору в Индии и Китае. Замкнутый ядерно-топливный цикл Главный плюс реактора на быстрых нейтронах — возможность организовать замкнутый цикл использования ядерного топлива: из отработанного топлива можно достать «недогоревшие» атомы, сделать из них новую порцию топлива и снова дать ему поработать в реакторе — и так несколько раз.
По мнению ученых, это повысит эффективность использования природных запасов урана и уменьшает количество отходов. Дмитрий Рудик ведущий инженер научного исследовательского ядерного университета МИФИ На специальных радиохимических заводах из отработанного ядерного топлива выделяют уран 238U, которого очень много после «работы» в «медленном» реакторе, а также остатки 235U и плутония. По словам эксперта, реактор на быстрых нейтронах позволит повторно использовать отработанное топливо, что потенциально может обеспечить человечество электроэнергией на тысячи лет. К тому же замкнутый топливный цикл поможет избавляться от долгоживущих радиоактивных ядер, которые в противном случае пришлось бы где-то хранить. При переходе на замкнутый цикл задач придется решить немало. Переработка топлива, побывавшего в реакторе, — долгий и непростой процесс. Из смеси нужно химическими методами извлекать расколотые радиоактивные ядра короткоживущих и долгоживущих элементов. Не стоит забывать и о сложностях с теплоносителем из жидкого металла. Пока большую часть энергии человечество продолжит извлекать из традиционных ресурсов.
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. Убежден, что в этом и заключено предназначение нашей цивилизации. На чей ты стороне: Русского Космоса или американского цифрового концлагеря?
Россия на пороге создания нового реактора на быстрых нейтронах
«Прорыв» относится к поколению так называемых реакторов на быстрых нейтронах, работающих по принципу замкнутого цикла, то есть без отходов. К тому же реакторы на быстрых нейтронах могут вовлекать в реакцию природный уран-238, что увеличивает общую долю топлива, которую можно «выжечь» в реакторе. 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. "Росатом" начал строительство уникального энергоблока с реакторной установкой на быстрых нейтронах БРЕСТ-300 по стратегическому проекту "Прорыв". «Россия продолжает шаг за шагом использовать те уникальные преимущества, которые дают нашей отрасли мощные реакторы на быстрых нейтронах. не нужно будет хранить ядерные отходы и «урановые хвосты».