по популярности / по алфавиту

эксперт
Научные и НФ-комиксы на Реакторе

Михаил Заславский: Парадоксальный взгляд комиксиста может подтолкнуть ученых к открытию

«Взрослые и увлекательные комиксы будут следовать за главными событиями науки и дополнят картину мира для интеллектуалов»

подробнее

МИКРОЭЛЕКТРОНИКА В АГРЕССИВНЫХ СРЕДАХ

КАК УВЕЛИЧИТЬ МОЩНОСТЬ РЕАКТОРА ВВЭР 1200

НОВОСТИ О ДОБЫЧЕ УРАНА

ЗА ФАСАДОМ АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ / Ответы на вопросы читателей портала reactor.space

НАНОТЕРАНОСТИКА

ЗА ФАСАДОМ АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

Атомный баланс: какое будущее ждет быстрые и тепловые российские реакторы?

Атомный баланс: какое будущее ждет быстрые и тепловые российские реакторы?

Автор:

Фото: Rosatom.ru, rosenergoatom.ru, okbm.nnov.ru, novostienergetiki.ru

Дата : 02.06.2017 18:11

Оптимальным является не замена одних реакторов другими, а их разумное сочетание

Энергоблок Белоярской АЭС с уникальным реактором на быстрых нейтронах БН-800 в конце мая выведен в планово-предупредительный ремонт. Подобные мероприятия проходят дважды в год, но в этот раз во время ремонта энергоблок будет доступен для посещения участниками проходящей в Екатеринбурге крупнейшей в истории международной конференции по ядерным реакторам на быстрых нейтронах FR-17 под эгидой МАГАТЭ. Интерес к российскому проекту реактора на быстрых нейтронах необычайно высок – он является прототипом более мощных коммерческих реакторов этого типа.

Программы разработки и внедрения быстрых реакторов реализуются во всем мире с 1960 года. Наиболее зрелой технологией реакторов на быстрых нейтронах в МАГАТЭ называют реакторы SFR (к этому типу относятся российские БН-600, БН-800 и разрабатываемый БН-1200). Опыт эксплуатации – более 400 реакторо-лет (данные МАГАТЭ). На 10 атомных станциях России работают 35 энергоблоков, вырабатывая более 18% всей электроэнергии в стране. Основной тип реакторов – ВВЭР и РБМК. Сооружение реакторов типа ВВЭР продолжается, строительство РРБМК прекращено. Два уникальных российских реактора на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем (БН-600 и БН-800) работают на энергоблоках Белоярской АЭС. Оба проекта разработаны в России, в нижегородском «ОКБМ Африкантов». Внимание к технологии российских быстрых реакторов чрезвычайно пристальное: за выводом энергоблока с БН-800 в промышленную эксплуатацию в 2016 году следили не только специализированные зарубежные порталы, но и научно-популярные СМИ. Старейший американский журнал по энергетике POWER определил энергоблок с реактором БН-800 победителем в номинации «Лучшие станции» (Top Plants).

Замкнутый и открытый ядерный топливный цикл: БН и ВВЭР

Чем же привлекают специалистов быстрые реакторы? Прежде всего, реакторы на быстрых нейтронах обеспечивают замыкание ядерного топливного цикла, возвращая в энергетику делящиеся материалы — уран и плутоний, что способно обеспечить атомную энергетику топливом на тысячелетия. Значительно сокращаются объемы радиоактивных отходов (РАО), подлежащих захоронению, также сокращается срок их биологический опасности. Ряд экспертов говорит, что реакторы на быстрых нейтронах более безопасны, чем водо-водяные: высокая температура кипения натрия сводит практически на нет потерю теплоносителя из-за выкипания, что может стать причиной аварии.

Реакторы на тепловых нейтронах действуют в рамках открытого ядерного топливного цикла. С одной стороны, эта схема и короче, и проще: не требуется радиохимический завод — потенциально опасное производство, которое в случае с замкнутым ядерным циклом (ЗЯТЦ) нужно сначала построить, затем эксплуатировать, а после – выводить из эксплуатации. Отработавшее ядерное топливо, отправленное на захоронение, может быть расконсервировано, как только ученые разработают новые способы переработки отходов.

С точки зрения использования топлива, быстрые реакторы смотрятся более выигрышно, чем тепловые. Реакторы на тепловых нейтронах в качестве топлива используют уран-235, которого содержится в ископаемом топливе всего 0,7%. Правда, пока урана на рынке переизбыток, цены на него снижаются, да и в структуре себестоимости атомного киловаттчаса цена топлива составляет 10-15%. Однако перенасыщенность рынка – вещь непостоянная, запасы ископаемого топлива имеют обыкновение иссякать.

В свою очередь, реакторы на быстрых нейтронах работают на уране-238, который составляет 99,3% добываемого сырья, также могут работать на тории-232, значительно расширяя тем самым топливную базу атомной энергетики. Используя уран-238 и торий-232 в качестве топлива, быстрые реакторы нарабатывают плутоний-239 и уран-233. По сравнению с реакторами на тепловых нейтронах, быстрые затрачивают в полтора раза больше нейтронов на одно деление, что обеспечивает и выработку энергии, и воспроизводство нового топлива. Фактически, в случае использования быстрых реакторов отпадает необходимость в ископаемом топливе – реакторы производят его сами.  «Реакторы на быстрых нейтронах позволяют эффективно использовать весь природный уран, то есть стократно увеличить энергоотдачу от добываемого урана, — пояснил корреспонденту РЕАКТОРа главный конструктор активных зон реакторов на быстрых нейтронах «ОКБМ Африкантов» Борис Васильев. — В итоге обеспечивается возможность крупномасштабного развития атомной энергетики и ее применения в течение тысячелетий. А в случае использования реакторов на тепловых нейтронах век атомной энергетики при оцененных земных запасах урана на нашей планете будет действительно веком, то есть около 100 лет».

В части безопасности оба типа реактора демонстрируют самые высокие характеристики. Особенностью энергоблока с БН-800 является его самозащищённость от внешних и внутренних воздействий. В проекте предусмотрены пассивные средства управления реактивностью, системы аварийного расхолаживания через теплообменники, ловушка расплава активной зоны и так далее. Все это обеспечивает минимальную вероятность аварии с расплавлением активной зоны.

В свою очередь, реакторы ВВЭР сочетают в себе надежность давно проверенных инженерных решений с комплексом активных и пассивных систем безопасности, доработанных с учетом «постфукусимских» требований.

Вместе с тем, пока запуск энергоблока с реактором на быстрых нейтронах обходится значительно дороже стандартного с реактором ВВЭР. В Росатоме не уточняют параметры затрат, ссылаясь на коммерческую тайну. Отраслевые эксперты говорят, что суммы отличаются существенно. Высокая стоимость связана, прежде всего, с не «обкатанной» технологией из-за отсутствия серийного производства – тогда как реакторы ВВЭР присутствуют в атомной энергетике страны с 1964 года, когда на первом энергоблоке Нововоронежской АЭС запустили первый ВВЭР-210.

Перспективы быстрых и тепловых реакторов

Смогут ли реакторы на быстрых нейтронах в перспективе заменить собой реакторы на тепловых? Однозначного ответа пока нет особенно с учетом новых энергетических вызовов. С одной стороны, по мнению экспертов, замкнутый топливный цикл является обязательным условием крупномасштабной ядерной энергетики XXI века. С другой стороны, требования мирового рынка к быстрому реактору, предназначаемому для массового строительства, еще не сформированы.

Специалисты утверждают, что оптимальным является не замена одних реакторов другими, а разумное сочетание обеих установок – многокомпонентная структура, которая включает и тепловые, и быстрые реакторы. Структура будет сочетать оптимальное энергопроизводство, обеспечение нейтронного баланса в системе и снижение объемов РАО. Концепция развития атомной энергетики России в нынешнем столетии будет основана на двухкомпонентной ядерной энергетической системе с реакторами ВВЭР и БН в замкнутом ядерно-топливном цикле.

«Двухкомпонентная атомная энергетика будет существовать и по факту, по крайней мере, до конца века – с учетом срока эксплуатации реакторов 60 лет, — поясняет Борис Васильев. — И задача состоит в другом – не останавливать сооружение ВВЭР, поскольку для этого создана соответствующая производственная инфраструктура, а совершенствовать их и находить пути оптимальной организации совместного топливного цикла реакторов на быстрых нейтронах и реакторов на тепловых нейтронах».

Главный конструктор активных зон реакторов на быстрых нейтронах «ОКБМ Африкантов» Борис Васильев

Проект БН-1200

В настоящее время в России разрабатывается следующее поколение реакторов на быстрых нейтронах – БН-1200. «В проекте БН-1200 предусматривается достижение удельной стоимости сооружения, по крайней мере, не уступающей соответствующему показателю ВВЭР-1200, — рассказывает Борис Васильев. — Улучшение по отношению к БН-800 частично будет обеспечиваться также за счет повышения мощности, но, в основном, путем улучшения проектно-конструкторских решений». «Без реакторов на быстрых нейтронах у атомной энергетики большого будущего нет», — уверен Васильев.

По данным Концерна Росэнергоатом, до конца года должно быть принято решение о сооружении энергоблока с реактором этого типа.

Вывод в серийное производство мощных быстрых реакторов позволит России не только ускорить собственное промышленное развитие, но и усилить свои позиции на мировом энергетическом рынке.

Понравилась заметка? Поделитесь —

Комментарии (0)

Добавить комментарий

Войти с помощью: