Испытания говорят о появлении принципиально новых ядерных реакторов, так называемых реакторов на быстрых нейтронах.
Уникальный реактор обеспечит энергетическое будущее России
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.
В Сибири начинают строить первый в истории человечества комплекс с замкнутым ядерным топливным циклом. Российские ученые нашли способ получения бесконечной энергии. 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. БРЕСТ — это опытный образец. Его примерная стоимость — 100 миллиардов рублей, но затраты на производство энергии будут значительно ниже, чем на обычных АЭС.
Он доказал, что быстрые реакторы способны создавать делящиеся материалы и поэтому в них можно попробовать максимально использовать возможности урана. Эту идею тут же подхватили в СССР.
Первый быстрый реактор, БН-1, построили в нашей стране в 1955 году. Он обладал низкой мощностью, зато проведённые на нём исследования доказали: в быстрых реакторах действительно можно воспроизводить топливо. Эксперименты продолжились. Начиная с 1969 года в НИИ атомных реакторов в Димитровграде работает БОР-60 — в нём исследуют топливо и материалы для быстрых реакторов. Затем был БН-600, который запустили в 1980-м, — он, кстати, также действует до сих пор. В январе 1997 года получил лицензию на производство проект реактора БН-800, в декабре 2015-го блок с этим реактором заработал на Белоярской АЭС. Мы берём ядерные отходы, делаем из них МОКС-топливо, кидаем его в реактор, оно там выделяет энергию, производит плутоний — и так до бесконечности? Если говорить простым языком, из отработанного МОКС-топлива сначала удаляются вредные и ненужные продукты ядерной реакции — осколки деления.
А уран и плутоний остаются. Мы «подливаем» в них недостающие элементы — и вот тогда снова отправляем работать в реактор. У МОКС-топлива есть ещё одно преимущество, как подарок будущим поколениям, — замыкание топливного цикла с точки зрения утилизации америция и нептуния. Это два очень вредных продукта деления ядерной реакции в любом реакторе. И реактор на быстрых нейтронах немного уменьшает их количество. То есть если топливо изначально содержит америций или нептуний, то можно таким образом облучить это топливо в реакторе на быстрых нейтронах, что они выгорят или превратятся во что-то более нейтральное, — и всё, не нужно это опасное вещество где-то хранить. Для справки В чём различие между тепловым и быстрым реактором? В первом случае в качестве теплоносителя используется вода: ядерное топливо нагревает её до температуры кипения, полученный пар вращает турбины, которые вырабатывают электричество.
В БН-800 вместо воды берут натрий. Он не только позволяет использовать в качестве топлива уран-238, которого много на Земле, но ещё и намного безопаснее, потому что при одинаковой мощности давление в быстром реакторе в разы меньше, чем в тепловом, хотя вода нагревается только до 300 градусов Цельсия, а натрий — до 500, что даёт больше тепла и электричества. Не знаете, каковы результаты этого эксперимента? Помимо МОКСа есть ещё и другие инновационные виды топлива. Но МОКС — пока самый перспективный вариант, просто потому, что уже есть и отлично работает. Реактор построен, чертежи на него есть, никто не мешает взять и в любом подходящем месте построить ещё один такой реактор.
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.
В Волгодонске отгрузили реактор на быстрых нейтронах
— лидерство России в мире по реакторам на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем. Блок № 4 Белоярской АЭС оснащен реактором на быстрых нейтронах БН-800 установленной электрической мощностью более 800 МВт. Здесь были выдвинуты и реализованы идеи создания реакторов на быстрых нейтронах и реакторов с прямым преобразованием ядерной энергии в электрическую. Реакторы на быстрых нейтронах — более безопасные, кроме того, они способны повысить эффективность использования сырья и обращения с отходами, говорится на сайте World Nuclear Association.
В России до сих пор работают 10 ядерных реакторов «чернобыльского типа». Безопасны ли они?
— лидерство России в мире по реакторам на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем. Энергоблок №4 с реактором на быстрых нейтронах БН-800 (800 МВт) включен в энергосистему России и уже поставляет электроэнергию. Несмотря на то, что разработкой реакторов на быстрых нейтронах занимались еще в СССР, для промышленного производства МОКС-топлива пришлось построить отдельный завод.
В Волгодонске отгрузили реактор на быстрых нейтронах
Реактор на быстрых нейтронах БН-800 Белоярской АЭС был полностью переведен на уран-плутониевое МОКС-топливо. Физико-энергетический институт остается лидером в разработке и формировании реакторов на быстрых нейтронах. Этот проект нужен для отработки технологии реакторов на «быстрых» нейтронах с использованием уранплутониевого топлива. Реакторы на быстрых нейтронах — более безопасные, кроме того, они способны повысить эффективность использования сырья и обращения с отходами, говорится на сайте World Nuclear Association. Против продаж реакторов на быстрых нейтронах резко выступает США.
Бесконечная энергия: в России придумали способ сделать атомные электростанции «вечными»
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. Реактор БОР-60 разработчик проекта РУ — ОКБ «Гидропресс» представлял собой следующую ступень в освоении технологии быстрых натриевых реакторов и разрабатывался с более широкими возможностями для проведения различных исследований. Реактор был введен в эксплуатацию в 1969 году и является основной экспериментальной базой натриевых реакторов по настоящее время.
Африкантова, научный руководитель проектов — Физико-энергетический институт им. БН-350: первый в мире опытно-промышленный энергетический реактор на быстрых нейтронах Опытно-промышленная АЭС с реактором на быстрых нейтронах БН-350 была построена на полуострове Мангышлак вблизи г. 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.
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. 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.
Для справки: БН-350 — энергетический реактор на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем, пущенный в эксплуатацию 16 июля 1973 года на первой советской АЭС с реактором на быстрых нейтронах в г. Шевченко, Казахская ССР. Первый энергетический реактор на быстрых нейтронах БН-350 проработал более четверти века.
Опыт его эксплуатации стал подтверждением научных и технических идей, которые были в него заложены. В процессе эксплуатации реактора БН-350 были выполнены многочисленные материаловедческие исследования, изготовлена партия экспериментальных ТВС со смешанным оксидным топливом, которые позволили провести измерения коэффициента воспроизводства и сравнить его с расчётным значением. Эксплуатация БН-350 подтвердила надёжность и безопасность энергоблоков с быстрыми натриевыми реакторами, их лёгкость в управлении. Его эксплуатация позволила собрать обширный объём информации, что обеспечило надёжную базу для разработки последующих реакторных установок.
С пуском БН-350 программа создания быстрых реакторов вышла на новый этап, о котором мечтал А.
Ни США, ни Франция, ни Япония, начав эксперименты с жидким натрием в качестве носителя в реакторах на быстрых нейтронах, так и не смогли добиться их устойчивой работы. Срок его эксплуатации продлен до 2025 года. Реактор следующего поколения БН-600 был запущен в Свердловской области в 1980 году, и он по-прежнему функционирует.
Его мощность составляет 600 Мегаватт, для сравнения, у экспериментального китайского CEFR China Experimental Fast Reactor , запущенного в 2010 году, этот показатель составляет 45 Мегаватт. Самый свежий уже российский реактор на быстрых нейтронах БН-800 был запущен в строй в 2015 году на все той же Белоярской АЭС. Помимо промышленного назначения, ядерная установка, использующая натриевый теплоноситель, послужила платформой для обкатки передовых технологий. Помимо самого реактора, в рамках одного комплекса будут построены завод по сборке топливных элементов, а также завод по переработке отработанного топлива.
В перспективе получается практически замкнутый ядерный топливный цикл. Неплохо для «страны-бензоколонки».
«Росатом» начал строить первый в мире атомный энергоблок с безотходным циклом
С моей точки зрения именно реактор на быстрых нейтронах это самое значимое, что создала Россия после перестройки. Но картина решительно меняется при рассмотрении широкомасштабного внедрения ядерных реакторов на быстрых нейтронах и замыкании топливного цикла. Но картина решительно меняется при рассмотрении широкомасштабного внедрения ядерных реакторов на быстрых нейтронах и замыкании топливного цикла. Кроме того, реакторы на быстрых нейтронах, работая на МОКС‑топливе, способны нарабатывать плутоний, которого хватит, чтобы обеспечить себя и при необходимости другие реакторы новым топливом. Многоцелевой научно-исследовательский реактор на быстрых нейтронах четвертого поколения поможет изучению технологий двухкомпонентной ядерной энергетики и другим научным целям.
Атомный феникс для вечного двигателя
не нужно будет хранить ядерные отходы и «урановые хвосты». Реактор БРЕСТ-ОД-300 работает на быстрых нейтронах, в качестве теплоносителя выступает свинец. А теперь плохая новость: для ядерного реактора он не годится, так как при попадании в него нейтроном он не взрывается. По сути, реактор на быстрых нейтронах превратится в “перпетуум мобиле”. отметил директор Белоярской АЭС Иван Сидоров.