С моей точки зрения именно реактор на быстрых нейтронах это самое значимое, что создала Россия после перестройки. 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 России завершается сборка мощнейшего «суперреактора» на быстрых нейтронах
Заметим, что и быстрые нейтроны появились в Поднебесной не без участия России. С моей точки зрения именно реактор на быстрых нейтронах это самое значимое, что создала Россия после перестройки. — лидерство России в мире по реакторам на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем. Раньше в российские реакторы на быстрых нейтронах загружали обычное урановое топливо, так как на них отрабатывали натриевые технологии.
К «Прорыву» добавляется реактор
В 2023 году должны быть утверждены финансовые параметры проекта и пройдены общественные слушания. Следующий шаг — одобрение Главгосэкспертизы и получение в Ростехнадзоре лицензии на размещение энергоблока. Затем — разработка проектной документации и прочих документов и еще одна Главгосэкспертиза. Задача на 2026 год — получить лицензию на сооружение. На 2027 год запланирована заливка первого бетона, к 2030 году должно быть завершено сооружение строительных конструкций, изготовление и поставка оборудования длительного цикла изготовления. План на 2031 год — получить лицензию на эксплуатацию, физический и энергетический пуски. Полагаю, мы готовы к коммерциализации быстрой натриевой технологии и сохранению лидирующих позиций России в этой области», — подытожил Сергей Шепелев. ТВЭЛ — топливная компания Росатома и один из крупнейших мировых поставщиков ядерного топлива. Компания обеспечивает топливом атомные электростанции в 15 странах, — это каждый шестой энергетический реактор в мире.
Одной из важных задач этого года является выбор топлива для реактора БН-1200М». Быстрая тематика — главный приоритет Физико-энергетического института им. Лейпунского, который выполняет функции научного руководителя всех проектов российских натриевых реакторов. Такие эксперименты обеспечивают технологическое лидерство России в мире и создают задел на создание новых реакторов и атомных электростанций, обеспеченных современными технологиями и высококвалифицированным персоналом. Для справки: Акционерное общество «Государственный научный центр Российской Федерации — Физико-энергетический институт имени А.
Участники заседания обсудили историю и будущее развитие отрасли, актуальные научные и технические вопросы, проанализировали опыт, полученный при создании, пуске и эксплуатации БН-350, пуск которого в те годы стал технологическим прорывом, положившим начало энергетике будущего. Его успешная эксплуатация позволила накопить неоценимый опыт, который нашёл своё развитие в создании более мощных энергетических реакторов. 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.
Такая «уборка» обеспечивает абсолютно безопасное для экологии производство. Президент Курчатовского института Михаил Ковальчук в своем выступлении затронул тему экологии. Как правило, это дрова, уголь, нефть, газ, и мы просто их сжигаем, — поясняет Михаил Валентинович. Отсюда возникает вопрос декарбонизации и безуглеродной экономики и энергетики. Единственной очевидной, масштабной, технологически обоснованной является ядерная энергетика. Она уникальна по своей сути, она безуглеродна, она не сжигает кислород и не выбрасывает ничего. В этом смысле она идеально отвечает запросам современной цивилизации. У нее есть одно «но» — это ОЯТ облученное ядерное топливо. И вот замыкание ядерного топливного цикла, возврат в природу обратно, то, что мы взяли, не нарушая, это и есть ядерная энергетика, подобная работе природы». Президент Курчатовского института признается, что запуск проекта «Прорыв» является величайшим шагом в ядерной энергетике. Я хочу всех нас поздравить с колоссальным успехом». Сегодняшняя торжественная церемония не обошлась без поздравлений от зарубежных коллег.
В чем проблема с ядерными отходами
- Ученые Росатома обсудили в Обнинске будущее развитие реакторов на быстрых нейтронах
- «Росатом» начал строить первый в мире атомный энергоблок с безотходным циклом
- Что даст программа "Росатома" в ближайшей перспективе?
- Цитаты о СНГ
Атомный феникс для вечного двигателя
К тому же реакторы на быстрых нейтронах могут вовлекать в реакцию природный уран-238, что увеличивает общую долю топлива, которую можно «выжечь» в реакторе. К тому же реакторы на быстрых нейтронах могут вовлекать в реакцию природный уран-238, что увеличивает общую долю топлива, которую можно «выжечь» в реакторе. К тому же реакторы на быстрых нейтронах могут вовлекать в реакцию природный уран-238, что увеличивает общую долю топлива, которую можно «выжечь» в реакторе. Сообщается, что отечественные реакторы на быстрых нейтронах ранее загружались обычным урановым топливом, т. к. отрабатывали на них натриевые технологии. В отличие от водо-водяных энергетических реакторов (ВВЭР), реактор на быстрых нейтронах в качестве теплоносителя использует не воду, а жидкий металл, в данном случае — натрий.
Бесконечная энергия: «Росатом» строит первый в мире реактор с замкнутым циклом
В СХК в конце прошлого года сообщали "Интерфаксу", что модель переработки отработавшего ядерного топлива будет введена в 2030 году.
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. 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.
В его основе два ключевых компонента — обеднённый уран и плутоний, извлекаемый из облучённого ядерного топлива. Производство и внедрение такого топлива позволит увеличить ресурс атомных электростанций, утилизировать накопленные запасы обеднённого урана, перерабатывать облучённые элементы для производства свежего топлива вместо их хранения, а также радикально сократить образование ядерных отходов и их активность.
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. Исходя из этого нельзя запаздывать с пуском завода РТ-2 более чем до 2040-2045 гг. Поэтому лучше ориентироваться на его пуск не позднее 2030 г. Куда более важно то обстоятельство, что после пуска завода РТ-2 количество энергетического плутония окажется выше потребляемого на реакторах БН-800 и БН-1 800. Кроме того, необходимо будет заняться переработкой ОЯТ реакторов БЫ, что резко снизит расход энергетического плутония из ОЯТ промышленных реакторов, работающих на обогащенном уране. Это потребует либо вводить не менее одного нового реактора БН-1 800 в пять лет, либо снижать мощность завода РТ-2, либо накапливать энергетический плутоний на складах, либо подгружать плутоний в тепловые реакторы. Со всем этим необходимо определиться заранее, до пуска завода РТ-2. Исходя из соображений обеспеченности ядерным топливом, к 2050 г. По нашему мнению, это вполне обоснованные и разумные величины даже при значительных запасах природного урана в стране, а также при больших затратах на создание АЭС из-за возможного снижения цены топлива для АЭС с тРиэ быстрыми реакторами по сравнению с топливом для АЭС с тепловыми реакторами. Работа завода РТ-1, по мнению руководства завода, комбината и руководства соответствующих управлений Ро-сатома, будет обеспечена и без дополнительной загрузки его ОЯТ от реакторов ВВЭР-1000, которую предполагалось осуществить еще 10 лет назад. Во-первых, реактор БН-600 будет работать в основном на обогащенном уране еще лет 15, в связи с чем завод РТ-1, перерабатывая находящееся в хранилище ОЯТ, будет обеспечен сырьем лет на 20. Участие в изготовлении уран-плутониевого топлива для реакторов БН - серьезная работа в период до 2025-2030 гг. Однако можно ли считать вопросы строительства и последующей эксплуатации реакторов БН в рассмотренном объеме однозначно приемлемыми для страны и ее хозяйства? К сожалению, сейчас мы не можем четко и однозначно ответить на этот вопрос. Это зависит от более высокой цены натрия по сравнению с чистой водой, а также дополнительного контура охлаждения натрием реакторного натрия. С другой стороны, в связи со значительным повышением цен на природный уран тепловыделяющие уран-плутониевые сборки для реакторов БН могут быть дешевле урановых для реакторов ВВЭР. Тем более что уран более дешевым не станет, особенно в России, где на новых урановых месторождениях его содержание в руде ниже по сравнению с ныне действующими. Без тщательного и конкретного просчета всех параметров даже только названных проблем трудно получить однозначный ответ на поставленные вопросы. Поэтому число быстрых реакторов в России до 2050 г. Тем не менее создание и пуск завода РТ-2 все равно будет выгодным, так как это позволит использовать выделенный плутоний в изготовлении смешанного оксидного МОХ-топлива для реакторов ВВЭР-1200. С экономической точки зрения это тоже будет выгодно из-за высоких цен на природный уран. Создание реакторов БН и установок по изготовлению и переработке топлива для них, по-видимому, также будет выгодным. Таким образом, развитие заключительной части ядерного топливного цикла со строительством двух-трех или «числом поболее» коммерческих реакторов БН, создание установок по переработке ОЯТ этих реакторов и изготовлению уран-плутониевых твэлов, а также строительство завода РТ-2 с использованием части получаемого на нем плутония для реакторов ВВЭР является экономически выгодным проектом и нужным делом. В целом работа, проводимая сегодня по развитию ядерной энергетики в России экономически и политически необходима нашему государству. Куртов А. Синицына Т. Трушников В. Костин В. Новорефтов Р. Топорков Р. Куда идет атомная энергетика? Рябев Л. Концепция обращения с делящимися материалами, высвобождаемыми в ходе ядерного разоружения. Каграманян и др. Вы всегда можете отключить рекламу.
В России завершается сборка мощнейшего «суперреактора» на быстрых нейтронах
В нем реакторы на быстрых и на тепловых нейтронах будут работать совместно, обмениваясь топливом. Несмотря на то, что разработкой реакторов на быстрых нейтронах занимались еще в СССР, для промышленного производства МОКС-топлива пришлось построить отдельный завод. 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. использование свинцового теплоносителя, который не замедляет быстрые нейтроны. Физико-энергетический институт остается лидером в разработке и формировании реакторов на быстрых нейтронах. В принципе, реактор на быстрых нейтронах способен работать без дозаправки десятилетиями.
Россия сделала шаг к энергетике будущего
Участники семинара обсудили особенности развития быстрого направления, в частности, обеспечение безопасности реакторных установок. Например, начальник департамента расчётных исследований безопасности АЭС Антон Перегудов в докладе о перспективах развития быстрых реакторов с натриевым теплоносителем отметил: «Сегодня Физико-энергетический институт участвует в обеспечении технологического развития двухкомпонентной атомной энергетики на основе замкнутого топливного цикла с реакторами на быстрых и тепловых нейтронах. Одной из важных задач этого года является выбор топлива для реактора БН-1200М». Быстрая тематика — главный приоритет Физико-энергетического института им. Лейпунского, который выполняет функции научного руководителя всех проектов российских натриевых реакторов.
Высокая температура свинцового теплоносителя в первом контуре позволяет, например, питать от него газовую турбину с замкнутым циклом, чей КПД будет даже выше, чем паровой турбины на сверхкритическом водяном паре. Нейтроны не терять! Использование свинца в качестве теплоносителя позволяет направить практически все вылетевшие при делении ядер нейтроны назад — в топливные сборки. Поглощение быстрых нейтронов ураном-238 идет очень легко — он очень «жадный» на захват пролетающих через него частиц с высокой энергией. Захватив нейтрон, уран-238 превращается в изотоп другого химического элемента — в плутоний-239.
А это, как мы знаем, тоже ядерное топливо, основа всего ядерного оружия в современном мире. В идеале на каждое разделившееся ядро урана-235 мы можем получить 1,25 ядра нового плутония-239, который чудесным образом возник прямо в реакторе из «бросового» урана-238, непригодного для обычного деления.
Вообще-то, Россия не является пионером в создании реакторов на быстрых нейтронах, но она стала первой, кто преуспел в этом. 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.
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.
Уральскую АЭС переводят на отработавшее топливо. Физик-ядерщик объяснил минусы такого подхода
Железногорск Красноярского края ФГУП «ГХК» состоялась приемка первых трех тепловыделяющих сборок с уран-плутониевым МОКС-топливом, которые в своей топливной композиции содержат не только плутоний, но и другие трансурановые элементы — америций-241 и нептуний-237. Опытные топливные кассеты будут загружены в реактор БН-800 на Белоярской АЭС весной 2024 года и пройдут опытно-промышленную эксплуатацию в течение трех микрокампаний ориентировочно полтора года. Минорные актиниды также называемые «младшие актиноиды» — это все остальные трансурановые элементы, помимо плутония, образующиеся в ядерном топливе в результате ядерных реакций во время эксплуатации в реакторе. Как и плутоний, эти элементы не встречаются в природе, а возникают только в результате трансмутации урана. Для атомщиков-радиохимиков особенно важны изотопы нептуния, америция и кюрия, поскольку именно они имеют наибольшее значение при переработке отработавшего ядерного топлива ОЯТ и обращении с радиоактивными отходами.
Эти элементы обладают высокой радиоактивностью и токсичностью, выделяют много тепла, имеют большой период полураспада и являются наиболее опасными компонентами ядерных отходов. Российским решением проблемы минорных актинидов должны стать инновационные реакторы на быстрых нейтронах.
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».
Решение подобных задач имеет важное значение для повышения экономической эффективности атомной энергетики на жизненном цикле, а также для достижения целей Устойчивого развития ООН в том, что касается рационального использования природных ресурсов и вопросов экологии. Топливо ВВЭР Исторически использование ОЯТ в качестве сырья для производства свежего ядерного топлива связано с изготовлением тепловыделяющих сборок на базе регенерированного урана, восстановленного в процессе переработки облученного топлива. Реализация программы научных исследований позволила оптимизировать логистику обращения с регенерированным сырьем и сократить время обращения с ядерным материалом от переработки ОЯТ до загрузки топлива в реактор. Кроме того, в прогнозном балансе сырья и мощностей Госкорпорации «Росатом» с 2023 по 2035 годы по результатам оценки всех сырьевых источников и потребностей также поставлена задача по поэтапному переводу энергоблоков ВВЭР-1200 и ВВЭР-ТОИ на ядерное топливо из регенерированного урана. Еще больший экономический эффект на всем жизненном цикле атомной станции даст внедрение уран-плутониевого ядерного топлива за счет комплексного подхода к многократному рециклу ядерных материалов, переработке ОЯТ и экологичному обращению с отходами. Эта технология подразумевает повторное использование не только плутония, но и остаточного количества урана-235.
Теперь ядерный цикл на четвертом блоке Белоярской АЭС замкнулся почти полностью. Специалисты полагают, что данная инновация фактически превращает БН-800 в вечный ядерный реактор. Облученное ядерное топливо с прочих атомных электростанций теперь можно повторно использовать после специальной переработки.