Исследуем, как работают реакторы на быстрых нейтронах и в чем заключается их преимущество в ядерной энергетике.
Топливо для электростанций
- "Росатом" испытает топливо для "реактора будущего" на Белоярской АЭС - 13.12.2022, ПРАЙМ
- Главная - Проект Прорыв
- В России разработали «вечное» топливо для АЭС - Hi-Tech
- Энергия без границ
К «Прорыву» добавляется реактор
Нашим ученым на Белоярской АЭС удалось сделать то, о чём во всём мире пока только мечтают - использовать ядерные отходы, а не закапывать их. Причем технология абсолютно безопасна. Так, любое загрязнение, в том числе радиационное, легче заметить — шутят атомщики. Впрочем, белоярская станция одна из самых безопасных в мире. 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.
Там же планируются построить еще две из названных АЭС, а еще для двух ищут место. 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? Советский Союз постоянно работал над созданием замкнутого топливного цикла в своей стране. И создание реакторов на быстрых нейтронах было одним из основных и постоянных направлений программы развития ядерной энергии.
Опытный аппарат БН-60 в г. Димитровграде, ныне остановленный опытно-промышленный реактор БН-350 в Казахстане, а также успешно работающий один из лучших реакторов России БН-600 на Белоярской АЭС - все это серьезный опытный полигон будущего быстрой ядерной энергетики. В декабре 2006 г. Кириенко сказал: «Блок на быстрых нейтронах БН-600, расположенный на Белоярской атомной станции, уникален. Это зона наших конкурентных преимуществ.
Здесь Россия безусловный лидер. Следующий шаг - это строительство БН-800. Своевременный ввод БН-800 является ключевой позицией и принципиальным вопросом с точки зрения значимости для будущего развития ядерной энергетики» [10]. Ввод в эксплуатацию БН-800 Федеральной целевой программой «Развитие атомного энергопромышленного комплекса России на 2007-2010 годы и на перспективу до 2015 года» запланирован на 2012 г. Дальше это будет положено в основу разработки уже коммерческого реактора в полном смысле этого слова.
Мы настроены оптимистично: он может появиться к 2020 г. Хочется сослаться еще на одну статью, связанную с проблемой быстрых реакторов. Он отметил, что в июне 2006 г. В 2012 г. Однако на этом развитие станции не должно остановиться, для чего уже в 2010 г.
Остановимся также на состоявшейся в конце ноября 2007 г. Второй Международной научно-технической конференции «Развитие атомной энергетики на основе замкнутого топливного цикла с реакторами на быстрых нейтронах». Россия будет иметь конкурентоспособный, отработанный и испытанный реактор на быстрых нейтронах. Строящийся реактор БН-800 и планирующийся БН-1 800 будут работать на смешанном уран-плутониевом топливе. Реализация этих идей даст Уралу после 2020 г.
Более того, перевод БН-800 и БН-1 800 на замкнутый топливный цикл и постепенное сжигание в них трансурановых изотопов позволит России сохранить первенство в реализации программы быстрых реакторов. Немаловажным является и тот факт, что мощность российского серийного блока на быстрых нейтронах будет выше, чем у западных аналогов, что также принципиально важно. Вопрос о возможности производства смешанного оксидного топлива для загрузки быстрых реакторов подробно обсуждался в конце прошлого года с руководством управлений Росатома, отвечающих за обращение с ОЯТ и РАО. В ходе дискуссии выяснилось, что к 2012 г. Этого будет достаточно для загрузки нового реактора.
Следовательно, за период с 2012 по 2020 г. Реактор БН-800, согласно данным работы Л. Рябева и др. Состоявшиеся переговоры главы российской атомной отрасли С. Кириенко с американским министром энергетики С.
Бодмэном относительно судьбы оружейного плутония [14] показали, что для подгрузки в реакторы БН-600 и БН-800 ежегодно нужно 1,5 т оружейного плутония. Расчеты показывают, что до 2021 г. Таким образом, в нарабатываемом продукте останется три тонны плутония, что позволит обеспечить начальную загрузку реактора БН-1800. Если в последующие после 2020 г. Очевидно, за время работы сибирских оборонных реакторов до пуска котельных будет наработано продукта еще лет на пять.
Отсюда следует, что пуск завода РТ-2, который будет нарабатывать даже при переработке всего 800 т ОЯТ в год, то есть около 6,5 т энергетического плутония, должен произойти не ранее 2027-2030 гг. Вместе с тем эти расчеты не учитывают возможности переработки ОЯТ, выгруженного из реакторов БН после его выдержки хотя бы в течение 3-4 лет, то есть через 5 лет после загрузки. С учетом такой возможности можно будет либо построить еще один реактор БН-1 800 после 2025-2026 г. Только в этом случае до 2030 г. С другой стороны, до 2050 г.
И это та технология, где мы пока недостижимы для всего остального мира", — заявил Иван Филин, первый заместитель главного инженера БАЭС. Инновационное горючее для атомных станций будущего создают на секретном предприятии, надежно укрытом в глубине сибирских скал. Там оксиды урана и плутония обрабатывают и надежно спаивают в тепловыделяющие сборки. Затем контейнеры с готовыми изделиями доставляют на Урал и уже на атомной станции, словно батарейки, загружают в реактор. Реактор БН-800 — изделие экспериментальное и для мировой энергетики было своего рода вызовом. Теперь, когда стабильная работа на МОКС-топливе доказана, на основе уральской установки создадут серийное изделие БН-1200. Будущий флагман отечественной и мировой атомной энергетики. Второй момент — мы в десятки раз уменьшаем количество поступающего на хранение отработанного ядерного топлива и решаем проблему с утилизацией высокоактивных радиоактивных отходов", — заявил Валерий Шаманский, замглавного инженера БАЭС по безопасности и надежности.
Бридер-долгожитель и бридер-инноватор Белоярская АЭС — единственная станция в мире с реакторами на быстрых нейтронах промышленного уровня мощности. Его изготовили на опытных производствах объединения «Маяк» и Научно-исследовательского института атомных реакторов. Для таблеток используется обедненный уран и высокофоновый плутоний, извлеченный из облученного топлива тепловых реакторов. Американский журнал Power, одно из старейших профессиональных изданий, назвал это событие в числе главных в мировой энергетике. Через год загрузили более крупную партию, еще 160 тепловыделяющих сборок, и с того времени при всех последующих перегрузках использовали только инновационное топливо.
В Волгодонске отгрузили реактор на быстрых нейтронах
А теперь плохая новость: для ядерного реактора он не годится, так как при попадании в него нейтроном он не взрывается. «Прорыв» предусматривает создание ядерных энергетических технологий нового поколения на базе замкнутого топливного цикла с использованием реакторов на быстрых нейтронах. «Прорыв» предусматривает создание ядерных энергетических технологий нового поколения на базе замкнутого топливного цикла с использованием реакторов на быстрых нейтронах. — лидерство России в мире по реакторам на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем.
Российские ученые: Реактор БН-800 полностью переведен на МОКС-топливо
Если эксперимент удастся, реактор БН-800 сможет питаться «отработкой» других реакторов, вторично используя ОЯТ и расширяя топливную базу для атомной энергетики. Звучит заманчиво, не так ли? Теперь слово Андрею Ожаровскому, далее — его мнение от первого лица. Первая причина, почему использование таких реакторов — это тупиковый путь: потому что это дорого. То есть они сами же признают, что мы экономически убыточны, и дальше начинается свистопляска про то, что всё это хорошо, прогрессивно и ново. Но чтобы понять, насколько это ново, скажу так: во Франции реакторы с натриевым теплоносителем на быстрых нейтронах под названием «Феникс» и «Суперфеникс» работали, причем второй имел мощность 1200 МВт, то есть был абсолютно нормальным промышленным энергоблоком. 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».
Интегральная конструкция и физика реакторной установки позволяют исключить аварии, требующие эвакуации населения. Ранее, к 2023 году, планируют построить комплекс по выпуску топлива, а к 2024 году — модуль переработки облученного топлива. Такие аппараты ранее не строились, то есть это принципиально новые реакторы. Их сторонники делают упор на важные преимущества свинцовых реакторов с точки зрения безопасности и экономики, свои аргументы есть у скептиков», — говорит директор автономной некоммерческой организации для поддержки развития атомной науки, техники и образования «АтомИнфо-Центр» Александр Уваров. Эксперт отмечает, что разработчики концепции БРЕСТ предлагают новый тип топливного цикла — пристанционный, при котором переработка отработавшего ядерного топлива ОЯТ и фабрикация из него нового топлива осуществляются непосредственно на площадке АЭС.
Владимир Путин и Си Цзиньпин в марте 2023 г объявили о заключении долгосрочного соглашения о продолжении разработки так называемых реакторов на быстрых нейтронах. Конгресс США добивается от Белого дома принятия мер по пресечению "опасных", по его мнению, связей между "Росатомом" и Китайской национальной ядерной корпорацией.
Пентагон считает передачу реакторов ключом к китайской программе вооружений. Россия остается главным мировым поставщиком атомных технологий и топлива.
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. 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.
Бесконечная энергия: «Росатом» строит первый в мире реактор с замкнутым циклом
Элементы многоцелевого исследовательского реактора на быстрых нейтронах (МБИР) отправлены из Волгодонска в Димитроград на место постоянной сборки. Рассказываем, как устроены реакторы на быстрых нейтронах и почему они могут в корне изменить наше представление об энергетике. В принципе, реактор на быстрых нейтронах способен работать без дозаправки десятилетиями. В принципе, реактор на быстрых нейтронах способен работать без дозаправки десятилетиями. МБИР — многоцелевой исследовательский реактор на быстрых нейтронах — резко отличается от своих прошлых собратьев тем, что специально задуман как «многоликий».
В Волгодонске отгрузили реактор на быстрых нейтронах
Процесс получается более безопасным и контролируемым, а срок службы тепловыделяющих сборок, спрессованных на специальном заводе, фактически, из «ядерного мусора», увеличивается. Технологию натриевых реакторов пытались доработать и в США, но дальше экспериментов на отдельных реакторах дело не дошло. Его строят с 2017 года в тесном сотрудничестве с США. Это тоже интересно.
Американский журнал Power, одно из старейших профессиональных изданий, назвал это событие в числе главных в мировой энергетике. Через год загрузили более крупную партию, еще 160 тепловыделяющих сборок, и с того времени при всех последующих перегрузках использовали только инновационное топливо. Осенью 2023 года заменили и их. 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.
Так что над созданием замкнутого ядерного топливного цикла, когда на отработавшем в реакторах существующих АЭС топливе работают реакторы нового поколения, ведущие ядерщики планеты бьются уже не одно десятилетие. Ведь по сути — это вечный двигатель, причем, абсолютно безопасный. Изображение: «Росатом» Эта технология позволяет не только перерабатывать ядерное топливо, но и использовать его практически до бесконечности. При этом в каждом последующем цикле реактор производит больше топлива, чем в него было загружено. 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.
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.
Ученые Росатома обсудили в Обнинске будущее развитие реакторов на быстрых нейтронах
Россия продолжила работу с реакторами на быстрых нейтронах единственная в мире. Так реактор на быстрых нейтронах, использующий отработанное топливо, уже вовсю работает на Белоярской АЭС. В России учёные-атомщики вывели реактор БН-800 на номинальную мощность с полной загрузкой инновационным, так называемым МОХ-топливом. В чем радиоэкологические преимущества реакторов на быстрых нейтронах и почему проблема замыкания ядерного топливного цикла касается каждого? Российским решением проблемы минорных актинидов должны стать инновационные реакторы на быстрых нейтронах.
Россия создала нейтронный «Прорыв»
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. Сегодня Россия продолжает обеспечивать стабильную энергетическую безопасность.
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. Лейпунский — создание энергетических быстрых реакторов. Инновационные технологии Росатома основаны на передовых достижениях российской атомной науки.
Четкое взаимодействие промышленных предприятий с научно-исследовательскими институтами помогает укреплять технологический суверенитет страны, повышать конкурентоспособность отечественной атомной отрасли. Источник: Rosatom Nwes Молодые учёные Росатома смогут получить 1 млн рублей за исследования и разработки 16 Апр 2024.
Шевченко в настоящее время — г. 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.
В Солнечногорске — производство полимерной упаковки.
В Липецкой области — завод по выпуску кормов для кошек и собак. В Тамбовской области открыт новый зерноочистительный комплекс. В Нерюнгринском районе Якутии открылся новый аэровокзал. По этому поводу в адрес корпорации «Росатом» прозвучало много критики, но тот, кто смотрит наши выпуски давно, не удивлён, ведь мы неоднократно рассказывали о том, что наша страна является ключевым поставщиком этого ресурса не только в США, но и в европейские страны.
Неужели мы продолжаем поставки из-за банальной жажды наживы? Действительно, цены на уран последнее время растут. Но если посчитать, то зарабатываем мы на поставках не так уж много — в районе 1 млрд долларов в год. И поставки можно было бы относительно безболезненно прекратить под напором «взволнованной патриотической» общественности.
Но очевидно, что, раз мы этого не делаем, значит, на то есть стратегические интересы, и, собственно говоря, они не являются секретными, поэтому объясним максимально доступно. Начнём с того, что в США тоже есть «взволнованные патриоты», и они тоже настойчиво требуют прекратить закупку ядерного топлива в России. По их мнению, русские заманили американцев в коварную ловушку и за счёт поставок своего недорогого топлива для АЭС за десятилетия полностью уничтожили американскую индустрию по его производству и подсадили штаты на настоящую «российскую урановую иглу». Таким образом, Россия своими поставками долгое время, фактически, сдерживала развитие передового технологического сектора в США, да ещё и зарабатывала на этом.
В конце прошлого года известный «сливной бочок» агентство «Блумберг», которое некоторые почему-то по-прежнему называют авторитетным деловым изданием, подняло панику о российских поставках, и на этой волне Палата представителей конгресса США единогласно одобрила законопроект, запрещающий поставки урана, обогащённого в России, для американских атомных электростанций. Правда, документу ещё нужно пройти через сенат и быть подписанным президентом страны Джо Байденом. Кроме того, в США есть и другие силы, которые яростно такому проекту противятся.
«Сделали то, что не успели в СССР». В России запущен вечный ядерный реактор
Но картина решительно меняется при рассмотрении широкомасштабного внедрения ядерных реакторов на быстрых нейтронах и замыкании топливного цикла. 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" начал строительство уникального энергоблока с реакторной установкой на быстрых нейтронах БРЕСТ-300 по стратегическому проекту "Прорыв". 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? 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. 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.
Российские атомщики совершили «Прорыв» за всё человечество
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? Так, без обновления парка высокопоточных реакторов с достаточным потоком быстрых нейтронов в течение пары десятилетий ядерная наука может начать ощущать серьезную нехватку инструментария. Но картина решительно меняется при рассмотрении широкомасштабного внедрения ядерных реакторов на быстрых нейтронах и замыкании топливного цикла. Фактически реактор на быстрых нейтронах превратится в «перпетуум мобиле». 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.
Россия на пороге создания нового реактора на быстрых нейтронах
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. 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.
Ниже приводим небольшой рассказ о том, какую именно проблему пытаются решить на Белоярской АЭС, а также мнение независимого физика-ядерщика Андрея Ожаровского по поводу реалистичности такой технологии и ответ самой Белоярской АЭС.
Вопрос тем интереснее, что в Челябинской области снова заговорили о проекте Южно-Уральской атомной станции , и не исключено, что речь идет о тех же реакторах на быстрых нейтронах серии БН, которые в Росатоме позиционируют как новое слово в энергетике. При работе реактора выгорает небольшая часть урана, то есть отработавшее ядерное топливо ОЯТ состоит в основном из того же природного урана-238. Но к его массе примешиваются крайне опасные продукты деления урана, их дочерние продукты распада и трансурановые элементы. Часть из них имеет небольшой период полураспада и нейтрализуется сравнительно быстро — для этого ОЯТ выдерживают в приреакторных бассейнах. Период полураспада плутония-238 — около 88 лет, плутония-239 — 24 тысячи лет, плутония-240 — почти 6,6 тысячи лет. Это создает огромную проблему с хранением таких отходов: надежного способа их захоронения не придумано, и не факт, что это в принципе возможно как можно планировать что-то на тысячи лет? Помимо плутония, есть еще одна группа изотопов-долгожителей, которые называют минорные актиноиды: нептуний, америций, кюрий.
Например, период полураспада америция-243 близок к 7,4 тысячи лет, а у нептуния-247 он превышает 2 миллиона лет. Еще с советских времен физики-атомщики предлагали дожигание этих элементов в реакторах процесс называется трансмутация , чтобы превращать их в изотопы с меньшим сроком жизни. С конца 2022 года реактор БН-800 работает на МОКС-топливе, то есть смеси оксидов урана и плутония, «утилизируя» последний в том числе технология подходит для переработки оружейного плутония. Сейчас же реактор БН-800 готовят к работе на экспериментальном топливе с содержанием упомянутых минорных актиноидов, что, по заявлениям Росатома, должно замкнуть ядерный топливный цикл. К тому же реакторы на быстрых нейтронах могут вовлекать в реакцию природный уран-238, что увеличивает общую долю топлива, которую можно «выжечь» в реакторе. Если эксперимент удастся, реактор БН-800 сможет питаться «отработкой» других реакторов, вторично используя ОЯТ и расширяя топливную базу для атомной энергетики. Звучит заманчиво, не так ли?
Теперь слово Андрею Ожаровскому, далее — его мнение от первого лица. Первая причина, почему использование таких реакторов — это тупиковый путь: потому что это дорого. То есть они сами же признают, что мы экономически убыточны, и дальше начинается свистопляска про то, что всё это хорошо, прогрессивно и ново. Но чтобы понять, насколько это ново, скажу так: во Франции реакторы с натриевым теплоносителем на быстрых нейтронах под названием «Феникс» и «Суперфеникс» работали, причем второй имел мощность 1200 МВт, то есть был абсолютно нормальным промышленным энергоблоком. 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.
Во время работы обычного ядерного реактора тяжелое ядро урана, плутония или тория при делении выпускает несколько «лишних» нейтронов, что приводит к эффекту наведенной радиоактивности. В российских ВВЭР это ведет к накоплению в водяном носителе трития, тяжелого изотопа водорода. После этого его приходится выделять путем сложных и дорогостоящих манипуляций. Новый перспективный отечественный реактор БРЕСТ на быстрых нейтронах решает одновременно множество проблем.
Большим преимуществом расплавленного металла является то, что он практически не поглощает нейтроны и не набирает наведенную радиоактивность. Как известно, свинец — это очень радиационно стойкий элемент. При этом он химически пассивен при контакте с воздухом или водой, поэтому исключены возможные взрывы при нештатной разгерметизации контура реактора. Это чрезвычайно важно для безопасности современной ядерной энергетики.
Даже если реактор будет поврежден и рабочий носитель выйдет наружу, он просто медленно вытечет, охладится и застынет, сам собой закупорив повреждение во внешнем контуре. Никаких радиационных ужасов, вроде катастрофы на Чернобыльской АЭС, уже не будет.
Ранее ядерные реакторы в России, работающие на быстрых нейтронах, загружались обычным урановым топливом, поскольку работали по обыкновенным натриевым технологиям, сообщает newsnn.
По информации специалистов, успешный опыт Белоярской АЭС не был замечен широкой аудиторией. Тем не менее переход БН-800 на МОКС-топливо даст ответы на ряд важных вопросов и приблизит момент создания технологической платформы на основе замкнутого ядерного топливного цикла.