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. В принципе, реактор на быстрых нейтронах способен работать без дозаправки десятилетиями. Именно этот инновационный реактор на быстрых нейтронах стал настоящей мировой сенсацией, когда первым на планете целый год вырабатывал энергию на МОКС-топливе. — лидерство России в мире по реакторам на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем.
В Волгодонске отгрузили реактор на быстрых нейтронах
| АО "ТВЭЛ" представило инновационные решения для замыкания ядерного топливного цикла | Но картина решительно меняется при рассмотрении широкомасштабного внедрения ядерных реакторов на быстрых нейтронах и замыкании топливного цикла. |
| Атомный феникс для вечного двигателя | Научно-техническая конференция «Развитие технологии реакторов на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем (БН-2023)». |
| Уральскую АЭС переводят на отработавшее топливо. Физик-ядерщик объяснил минусы такого подхода | Росатом начал в Северске строительство уникального энергоблока с реактором на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300. |
| В России запустили «вечный» ядерный реактор - журнал стратегия | То есть в отработавшем топливе реактора на быстрых нейтронах можно добиться выхода делящегося вещества равного или большего, чем было загружено в него изначально. |
| Multi-Purpose Fast Reactor (MBIR) | | Заметим, что и быстрые нейтроны появились в Поднебесной не без участия России. |
Российские учёные вывели реактор Белоярской АЭС на номинальную мощность
| Российские атомщики совершили «Прорыв» за всё человечество | В принципе, реактор на быстрых нейтронах способен работать без дозаправки десятилетиями. |
| БАЭС стала первой в мире станцией, работающей на ядерных отходах — 03.11.2023 — В России на РЕН ТВ | использование свинцового теплоносителя, который не замедляет быстрые нейтроны. |
Бесконечная энергия: «Росатом» строит первый в мире реактор с замкнутым циклом
Несмотря на это, сегодня 10 реакторов типа РБМК-1000 все еще работают в России. Причина, по которой нет плутониевых реакторов на быстрых нейтронах, впрочем, весьма простая. Так, без обновления парка высокопоточных реакторов с достаточным потоком быстрых нейтронов в течение пары десятилетий ядерная наука может начать ощущать серьезную нехватку инструментария. Раньше в российские реакторы на быстрых нейтронах загружали обычное урановое топливо, так как на них отрабатывали натриевые технологии.
"Росатом" начнет испытания топлива для "реактора будущего" на Белоярской АЭС в 2023 году
| Росатом получил лицензию на производство ядерного топлива для «реактора будущего» | "Росатом" завершил передачу 25 тонн высокообогащенного урана для первого китайского реактора на быстрых нейтронах. |
| Мировой прорыв: уникальный реактор скоро заработает в Сибири | В нем реакторы на быстрых и на тепловых нейтронах будут работать совместно, обмениваясь топливом. |
К «Прорыву» добавляется реактор
После монтажа оборудования длина корпуса реактора составит 12 метров с минимальной для таких изделий толщиной металла до 50 мм. На новом реакторе российские ученые будут испытывать инновационные материалы для создания энергетических систем четвертого поколения, уточняет газета «Волгодонская правда».
Что само по себе крайне дорого и опасно. 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. Если вам нужна «зеленая энергетика» - то вот она.
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.
Натрий бурно реагирует с водой и горит на воздухе, что усложняет любую аварию с утечкой теплоносителя.
Поэтому после трехлетней эксплуатации единственной американской подлодки с натриевым теплоносителем USS Seawolf были сделаны отрицательные выводы о применимости такого типа реакторов в подводном флоте, на самой подлодке реактор был заменен на обычный водо-водяной, и эксперименты с использованием быстрых реакторов Пентагон прекратил. Однако из-за нескольких аварий его неоднократно останавливали, запускали снова, потом снова останавливали и окончательно заглушили в феврале 2010 года, так и не выведя на проектную мощность. В Японии быстрым реакторам не повезло: в 1995 году на реакторе «Мондзю» через четыре месяца после пуска произошла крупная утечка натрия. Потом 15 лет на АЭС шел ремонт, но при перезапуске снова произошла авария. С тех пор реактор не работает.
Индия имеет исследовательский быстрый реактор FTBR, но с пуском демонстрационного реактора PFBR-500 у индийцев не ладится уже много лет по причине отсутствия опыта и специалистов. Многочисленные отказы экспериментального оборудования ставят под вопрос реализацию этого проекта. Единственными серьезными конкурентами России в этой области сейчас являются китайцы, которые, однако, используют российское топливо с обогащенным ураном: они запустили экспериментальный реактор на быстрых нейтронах CEFR в 2011 году, а сейчас строят демонстрационный блок, который должен заработать в ближайшие годы. Первый китайский опытный реактор CEFR мощностью 65 мегаватт проектировался в 90-х годах в России, но строился китайцами самостоятельно. Пущенная в 2010 году эта установка стала для Китая своего рода полигоном, где нарабатывается понимание, каким образом строить и эксплуатировать быстрые натриевые реакторы.
Однако с 2011 года и по сей день CEFR находится в полурабочем состоянии. Не выполнена и задача перевода реактора на собственное МОКС-топливо.
Уральскую АЭС переводят на отработавшее топливо. Физик-ядерщик объяснил минусы такого подхода
Нейтроны активно захватываются ядрами других элементов, присутствующих в активной зоне: осколками деления, теплоносителем и замедлителем, стержнями управления и защиты, часть нейтронов просто вылетает из активной зоны. Поэтому в современных реакторах на легкой воде, например упомянутых ВВЭР, коэффициент размножения топлива составляет 0,5—0,7. Хотя, что интересно, нужный нам плутоний-239 в них тоже образуется, пусть и не так быстро. Энергоблок БРЕСТ за счет своей конструкции, особого расположения топливных элементов, использования слабо активируемого свинцового теплоносителя позволяет получить коэффициент воспроизводства топлива гораздо выше единицы — по расчетам, до 1,2, что уже очень близко к теоретическому пределу. Основной трудностью в освоении столь привлекательного на бумаге замкнутого ядерного цикла всегда была инженерная сложность реакторов на быстрых нейтронах. Если упростить задачу до максимума, то реактор на быстрых нейтронах — это гораздо более «горячая штучка», чем стандартный энергоблок, использующий медленные, тепловые нейтроны и обычную воду в качестве теплоносителя. В реакторах на быстрых нейтронах все гораздо напряженнее — разрушительные потоки нейтронов, температуры теплоносителя, быстрота и многогранность реакций в активной зоне.
Проект реализуется с 2011 г. Генеральным проектировщиком опытно-демонстрационного энергетического комплекса выступает ВНИПИЭТ «Восточно-Европейский головной научно-исследовательский и проектный институт энергетических технологий», Санкт-Петербург. Работы над невиданным доселе проектом начались аж 40 лет назад, чуть ли не во времена основателя института - академика Н. Доллежаля, автора знаменитого реактора РБМК. Духовный отец БРЕСТа - академик Николай Антонович Доллежаль - в своё время был подвергнут незаслуженной критике со стороны официозной науки, но выстоял и сумел создать в 1954 г. Это позволяет многократно использовать делящиеся изотопы и минимизировать все меры безопасности ввиду очевидного отсутствия угрозы облучения. Новый реактор - сердце проекта "Прорыв", проекта - подчеркну! Создание подобных установок и замыкание топливного цикла - это следующая ступень развития ядерной энергетики. БРЕСТ позволяет полностью утилизировать тяжёлые ядра, которые образуются в результате реакции, происходящей в силовой установке. К сожалению, такие ядра выражаясь учёным языком, «минорные актиноиды» имеют период полураспада от нескольких десятков тысяч до сотен тысяч лет. А новый аппарат замыкает цикл.
Разработка инновационных технологий для будущих реакторов на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем: испытания и аттестация перспективного топлива и конструкционных материалов, демонстрация технологии выжигания минорных актинидов и трансмутации долгоживущих продуктов деления, составляющих наиболее опасную часть радиоактивных отходов атомной энергетики. Генерация электроэнергии В разделе не хватает ссылок на источники см. Пассивные средства воздействия на реактивность, системы аварийного расхолаживания через теплообменники, поддон для сбора расплавленного топлива. Минимальная вероятность аварии с расплавлением активной зоны. Исключение выделения плутония в топливном цикле при переработке облучённого ядерного топлива [20]. Более чем 50-кратное увеличение использования добываемого природного урана, и обеспечение атомной энергетики России топливом на длительную перспективу за счёт своего воспроизводства. Утилизация отработанного ядерного топлива с АЭС на тепловых нейтронах. Утилизация радиоактивных отходов путём вовлечения в полезный производственный цикл отвального урана и плутония. Энергообеспечение развития экономики Свердловской области. До октября 2016 года — выполнение обязательств по утилизации оружейного плутония в рамках соглашения [21]. Выполнение обязательств приостановлено на основании Федерального закона от 31.
Благодаря общему труду сегодня мы являемся лидирующей страной в области быстрых технологий». Он также зачитал поздравление от имени депутатов Государственной Думы Российской Федерации, адресованное коллективу Физико-энергетического института им. От имени администрации Обнинска к участникам обратился Глава городского самоуправления, Председатель Обнинского городского Собрания Геннадий Артемьев. Он подчеркнул, что вклад ученых Физико-энергетического института оказался решающим в этом историческом событии. Доктор физико-математических наук, профессор, президент ядерного общества Казахстана Владимир Школьник в своем выступлении отметил перспективность технологии быстрых реакторов и актуальность направления по выводу отработавших ядерных установок из эксплуатации. Сочетание быстрых и тепловых реакторов в организации замкнутого цикла и исследования тех лет остаются актуальными, и я очень рад, что в Физико-энергетическом институте данные работы продолжаются, так как они имеют важное значение для будущего развития атомной энергетики. Эту тему нужно продолжать. Очень приятно отметить работы по материаловедению, особенно систематизированные данные исследований по радиационному распуханию.
Ядерный спор: Ученый и "Росатом" разошлись в вопросе о развитии отрасли
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. Осенью 2023 года заменили и их. Во-первых, экономика и промышленность нашей страны будут обеспечены чистой атомной электроэнергией на сотни лет.
Когда после 14-летнего перерыва его вновь пытались запустить в работу, при перегрузке топлива в корпус реактора разрушился очень важный узел загрузочной машины. Сейчас финансирование реактора не производится и судьба его неизвестна. Единственной страной кроме России, сумевшей запустить реактор на быстрых нейтронах промышленной мощности, оказалась Франция. Реактор «Феникс» был подключён к сети в 1973 году. За время эксплуатации зафиксировано четыре случая внезапного резкого снижения реактивности реактора, то есть нарушения цепной реакции. Выяснить физику этого явления не удалось, что стало одной из причин отказа Франции от дальнейшего развития направления быстрых реакторов. Другой причиной стала невозможность получить от «Феникса» хоть какую-то экономическую эффективность. В 2010 году проект был окончательно закрыт. Сейчас в мире действует около десятка экспериментальных реакторов на быстрых нейтронах мощностью не более 20 МВт. Кто нас догонит? Первые быстрые реакторы в нашей стране использовались для наработки плутония, который после обогащения превращался в компонент атомной бомбы. Последний реактор для этих целей располагался в Железногорске и был закрыт в 2012 году. Состоящая из одного энергоблока, эта станция мощностью 350 МВт располагалась на полуострове Мангышлак вблизи г. Шевченко ныне Актау, Казахстан. Кроме выработки электроэнергии в тандеме с реактором работала опреснительная установка, дававшая расположенному в пустыне городу 120 тысяч кубометров воды в сутки. На момент эксплуатации БН-350 был единственной атомной опреснительной установкой в мире. Он отработал с 1972 по 1999 год, затем был выведен из эксплуатации. Вторым промышленным энергоблоком стал БН-600 Белоярская АЭС , запущенный в 1980 году, который прибыльно и безаварийно работает до сих пор. На сегодня Россия является единственной страной, имеющей в промышленной эксплуатации два энергоблока на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем. На нашем пути трудностей тоже хватало. К примеру, как и у японцев, в 2014 году на БН-800 был сломан узел загрузочной машины, затем в процессе загрузки топлива обнаружились конструкционные недочёты элементов крепления на тепловыделяющих сборках.
Последняя тоже не является панацеей, поскольку запасы ископаемого топлива для нее угля, газа, нефти являются исчерпаемыми. Хорошие перспективы имеются у ядерной энергетики с привычными реакторами на тепловых нейтронах, но для их работы также требуется редкий и дорогой уран U-235. Однако есть вариант с так называемым «замкнутым топливным циклом», где ставка делается на реакторы на быстрых нейтронах, которые могут перерабатывать природный U-238 и торий. Что же это за технология такая, и почему будущее именно за ней? 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.
Пущенная в 2010 году эта установка стала для Китая своего рода полигоном, где нарабатывается понимание, каким образом строить и эксплуатировать быстрые натриевые реакторы. Однако с 2011 года и по сей день CEFR находится в полурабочем состоянии. Не выполнена и задача перевода реактора на собственное МОКС-топливо. Отдельно насчет «вечности». Сейчас на всех мировых АЭС, кроме Белоярской, используется уран-235, который составляет менее одного процента имеющегося в природе урана. Топлива для реакторов на быстрых нейтронах хватит человечеству более чем на три тысячи лет. Создается он в рамках росатомовского проекта «Прорыв». Это упрощает управление и повышает энергоэффективность реактора. Конструкция БРЕСТ-300 обеспечивает так называемую естественную безопасность: на этом реакторе невозможна авария из-за неконтролируемого выброса нейтронов, приводящего к цепным реакциям, например в случае разгона реактора по мощности. Реактор такого типа с электрической мощностью 300 МВт уже начали возводить в Северске Томская область. Вокруг него будет построен комплекс, который позволит решать задачи регенерации топлива. И все процессы создания замкнутого топливного цикла будут сосредоточены в одном месте. Когда в рамках проекта БРЕСТ-300 задача по замыканию ядерного топливного цикла будет успешно решена, Россия получит практически неисчерпаемый источник энергии.
Ядерный спор: Ученый и "Росатом" разошлись в вопросе о развитии отрасли
Тем самым не в теоретических разработках учёных и конструкторов, и не на лабораторном стенде, а по результатам реального опытно-промышленного использования впервые доказано, что технология замкнутого ядерно-топливного цикла готова к промышленному применению. 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.
Строительство МБИР началось в 2015 году.
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.
Его применение в десятки раз увеличит топливную базу атомной энергетики. Кроме того, теперь отработавшее ядерное топливо других АЭС можно вместо хранения использовать повторно, в БН-800.
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.
"Росатом" надеется ввести реактор "БРЕСТ" в 2028-2029 гг
Многоцелевой научно-исследовательский реактор на быстрых нейтронах четвертого поколения поможет изучению технологий двухкомпонентной ядерной энергетики и другим научным целям. Против продаж реакторов на быстрых нейтронах резко выступает США. Реакторы на быстрых нейтронах способны нарабатывать плутоний, которого хватит, чтобы обеспечить собственную работу и при необходимости другие реакторы новым топливом. БН-1200М, как следует из названия — это модернизированный реактор на быстрых нейтронах электрической мощностью 1200 МВт.
Российские учёные вывели реактор Белоярской АЭС на номинальную мощность
В чем радиоэкологические преимущества реакторов на быстрых нейтронах и почему проблема замыкания ядерного топливного цикла касается каждого? С моей точки зрения именно реактор на быстрых нейтронах это самое значимое, что создала Россия после перестройки. В чем радиоэкологические преимущества реакторов на быстрых нейтронах и почему проблема замыкания ядерного топливного цикла касается каждого? В реакторах на быстрых нейтронах обходятся без замедлителей.
Радиационные явления в реакторных материалах обсудили в Обнинске
По мнению экспертов, при работе только реакторов на тепловых нейтронах, которые составляют сегодня основу мировой ядерной энергетики, уже к концу нынешнего столетия запасы планетарного урана-235 окажутся исчерпанными. Следовательно, атомной энергетике, построенной на основе только этих реакторов, присущ тот же принципиальный недостаток, что и традиционной энергетике на органическом топливе — исчерпаемость топливных ресурсов. Коротко Однако существует ядерный процесс, который позволяет использовать для производства энергии подавляющую составную часть природного урана — уран-238: при захвате нейтрона уран-238 превращается в плутоний-239, который является таким же делящимся материалом, как и уран-235. При облучении плутоний-239 не только делится, но и захватывает нейтроны, в связи с чем накапливаются его другие изотопы: плутоний-240, -241, -242, такое превращение наиболее эффективно происходит в реакторе на быстрых нейтронах. Принципиально важно, что при этом возможна наработка плутония в количестве, превышающем потребности самого реактора поэтому реакторы такого типа называют размножителями. За счет этого происходит не только наработка топлива для обеспечения работающих быстрых реакторов, но и постепенное его накопление. В связи с этим становится очевидным, что внедрение реакторов-размножителей на быстрых нейтронах является необходимым условием для развития крупномасштабной ядерной энергетики. В процессе эксплуатации реакторов на быстрых нейтронах должна быть решена важнейшая задача — создание замкнутого ядерного топливного цикла, который характеризуется повторяющимися циклами переработки отработавшего ядерного топлива и изготовления на основе выделенного плутония нового топлива. Этапы освоения быстрых натриевых реакторов Работы по быстрым реакторам были начаты в Физико-энергетическом институте с создания исследовательской базы — экспериментального реактора мощностью 5 МВт БР-5, 1958 г. В нем впервые были использованы и испытаны в работе научно-технические идеи и решения, на основе которых позднее стали развиваться быстрые реакторы большей мощности. К числу таких решений относились: натриевый теплоноситель для отвода тепла от ядерного реактора, керамическое топливо в виде смеси диоксидов урана и плутония, нержавеющие стали в качестве основного материала конструкций, контактирующих с натрием.
Разберемся, чем отличаются друг от друга реакторы, работающие на этих видах топлива. Принцип работы ядерного реактора довольно простой. В сердце установки — активной зоне — идет цепная реакция деления ядер топлива, в результате которой выделяется гигантское количество тепла. Его поглощает теплоноситель — жидкость, которая течет по трубам вокруг активной зоны и затем поступает к емкостям с водой. Ей теплоноситель передает собранный жар, в результате чего вода испаряется, и потоки быстро движущегося пара крутят турбину генератора. В нем механическая энергия преобразуется в электричество. Топливом для реактора является уран, из которого можно «выжать» еще больше электричества, если немного по-другому инициировать реакцию деления ядер. Что такое цепная реакция деления Ядро атома можно сравнить с мешком картошки.
Чем туже он набит, тем вероятнее порвется, если втиснуть еще одну картошину. Так, ядро тяжелого химического элемента может «лопнуть», если число частиц, из которых оно состоит, увеличится на одну. Когда такое ядро рвется, вне «мешка» оказывается несколько частиц-«картошин». Они могут попасть в другие ядра и привести к их разрыву — делению на части. Если новых свободных «картошин» больше одной, то количество «разорванных мешков»-ядер будет лавинообразно расти — это и есть цепная реакция деления. 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.
Институт выполняет функции научного руководителя всех российских натриевых реакторов. В ГНЦ РФ - ФЭИ проводятся экспериментальные исследования в области ядерно-лазерной физики и физики плазмы, радиационного материаловедения, радиохимии и новых наукоемких технологий, включая нанотехнологии, технологии водородной энергетики и ядерной медицины. Перед российской промышленностью стоит цель в кратчайшие сроки обеспечить технологический суверенитет и переход на новейшие технологии.
Государство и крупные отечественные компании направляют ресурсы на ускоренное развитие отечественной исследовательской, инфраструктурной, научно-технологической базы. Внедрение инноваций и нового высокотехнологичного оборудования позволяет Росатому и его предприятиям занимать новые ниши на рынке, повышая конкурентоспособность атомной отрасли и всей российской промышленности в целом.
The Program is intended to create a new technological platform for the nuclear engineering based on the closed fuel cycle involving fast reactors. 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.