Реактор на быстрых нейтронах БРЕСТ-300 – прорывной для отечественной атомной промышленности проект, который станет первым в мире образцом для отработки атомных технологий четвертого поколения. В Северске Томской области началось строительство атомного энергоблока мощностью 300 МВт с инновационным реактором на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300 со свинцовым теплоносителем и новым смешанным нитридным уран-плутониевым топливом. Проект по строительству под Северском реактора БРЕСТ-300 госкорпорация «Росатом» и Правительство РФ планируют реализовать к 2020 году.
В Северске начался монтаж реакторной установки IV поколения БРЕСТ-ОД-300
Быстрые нейтроны Работающий на АЭС уран-235, распадаясь, выбрасывает множество высокоэнергетических быстрых нейтронов. Они попадают в толщу воды, куда погружены топливные сборки. Жидкость замедляет нейтроны, позволяя тем взаимодействовать с новыми ядрами урана-235 и вовлекать их в цепную реакцию. Но большая часть выделяемой при делении энергии уходит на нагревание воды, которая играет еще и роль теплоносителя: отводит энергию, превращается в пар и вращает турбину электрогенератора.
Водо-водяные реакторы — самые распространенные в мире, но для работы с плутонием они малопригодны. Такому топливу требуются быстрые нейтроны, а не замедленные тепловые, и это уже совсем другой уровень. Неудивительно, что первый экспериментальный реактор на быстрых нейтронах БР-1 , запущенный еще в 1948 году, через несколько лет пережил серьезную аварию.
Началась долгая и кропотливая работа, которая заняла более полувека и лишь теперь выходит на финишную прямую. Жидкий свинец Использовать в реакторе в качестве теплоносителя воду, которая замедляет быстрые нейтроны, нельзя. Требуется другой материал, способный обеспечить съем тепла, но не поглощающий высокоэнергетические частицы, позволяя тем продолжить цепь ядерных реакций.
За последние десятилетия физики проверили множество заменителей воды, включая жидкие литий, калий и даже ртуть. Это обеспечивает очень широкий диапазон рабочих температур — от границы, начиная с которой свинец становится жидкостью, и до границы, за которой он закипит, сделавшись практически непригодным для охлаждения. Вспомним, что именно этим была вызвана авария на АЭС «Фукусима-1».
Из-за отключения генераторов остановились насосы, которые прокачивали теплоноситель; отвод тепла прекратился, вода закипела, произошел взрыв и расплавление активной зоны реактора.
Высокая температура теплоносителя также позволяет выравнивать распределение мощности и, как следствие, температуру твэлов. Для БРЕСТа использована интегральная компоновка: основное оборудование первого контура расположено в контуре реакторной установки. Сам корпус выполнен из многослойного металлобетона, который обеспечит локализацию ядерных материалов даже при аварийной ситуации. Я желаю удачи проекту. Он действительно может подтолкнуть нас к началу новой эры. А специалист по проектированию ИТЭР Джан Тургут из Турции обратил внимание на сокращение отходов: «Система, при которой производство топлива, его рециркуляция и ядерный реактор находятся на одном объекте, снизит затраты на временное хранение. Проблемы конечной изоляции отходов почти полностью устранятся.
Классическая цепная реакция в легководном реакторе Решение? Заменяем теплоноситель на тот, который не будет замедлять нейтроны, делаем более плотное расположение топлива в реакторе, чтобы увеличить поток быстрых нейтронов и компенсировать их меньшую эффективность в процессе реакции с U-235. В процессе захвата U-238 нейтронов от реакции деления U-235 будет нарабатываться Pu-239 плутоний. То есть в отработавшем топливе реактора на быстрых нейтронах можно добиться выхода делящегося вещества равного или большего, чем было загружено в него изначально. То есть реактор в процессе своей работы будет не просто выжигать уран, но и нарабатывать плутоний. Неклассическая реакция в реакторе на быстрых нейтронах Кроме вполне очевидного военного потенциала, данное решение открывало и совершенно новый путь: если можно бесполезный U-238 превращать в плутоний и потом использовать его в обычных легководных реакторах, то можно получить почти неисчерпаемый запас топлива для реакторов — замкнуть ядерный топливный цикл ЗЯТЦ. Такая двухчастная схема атомной энергетики будущего виделась в 60-70е перспективной и необходимой. Сказать легко — сделать оказалось сложно, так как перед учёными встали сразу несколько фундаментальных проблем. Натрий начинает и заходит в тупик Первая и главная проблема — это теплоноситель. Вода чрезвычайно удобна, так как с ней человечество научилось давно работать. А вот для реакторов на быстрых нейтронах выбор был из веществ, работать с которыми, мягко говоря, совсем неудобно. Главные требования к новому теплоносителю были: хорошие нейтронные характеристики, текучесть и низкая вязкость в жидком виде, как можно меньшая температура плавления и малое парообразование. Кандидатов было немного, но победу в 50-х годах одержал химически активный натрий. Стоимость в долларах уже значительно устарела информация на 2002 год , но относительный порядок величин представить даёт Почему натрий? Его реально много в земной коре, он не вступает в реакцию с нержавеющей сталью и цирконием в отличии от ртути и калия. При этом из всех конкурентов он обладает одной из лучшей нейтронной активностью. Почти идеал, если забыть о том, что натрий имеет свойство воспламеняться и взрываться при контакте с водой и воздухом. Тем не менее из всех вариантов теплоносителей, отрабатывавшихся на экспериментальных установках, именно он оказался единственным кандидатом для энергетических реакторов на быстрых нейтронах, в частности отечественных реакторов типа БН. Высокая химическая активность натрия потребовала специальных технических решений, которые, при переходе от бумажной концепции к металлу, вызвали сильное удорожание проектов. Во-первых, требовалось изолировать натриевый контур охлаждения от водяного, так как их протечка могла привести к пожару или взрыву внутри реактора. Для этого пришлось делать промежуточных контур, разделяющий натрий и воду и снижающий КПД реактора, а также удорожавший конструкцию. Требование недопуска контакта натрия и воздуха заставило продумывать и хитрую систему замены отработанного топлива с помощью роботизированного комплекса, что ещё больше усложнило конструкцию реактора. Кроме того, пришлось решать проблему и загрязнения самого натрия в процессе работы реактора — обычными фильтрами тут не обойтись, поэтому создали так называемые «холодные ловушки». В итоге проект, который на бумаге выглядел не дороже легководника при переходе с кульманов на площадку строительства, значительно прибавил в стоимости и потерял в рентабельности. Реактор типа БН — сложно, дорого, с туманными перспективами Второй проблемой стала переработка топлива. Реакторы на быстрых нейтронах вырабатывали много плутония оружейного качества. Этот плутоний предполагалось выделять, часть его отправлять обратно в составе топливной сборки в реактор, добавив свежего U-238, а остальное использовать для легководников. И вот тут-то и возник целый ворох проблем. Во-первых, плутоний нельзя просто так взять и запихнуть в обычный реактор. Совершенно иные параметры деления и тепловыделения у плутония требуют изменения многих параметров реакторной установки, в том числе и геометрии самих топливных сборок, из-за чего реакторы, рассчитанные на классическое урановое топливо, могут быть неспособны безопасно работать на смешанном урано-плутониевом топливе MOX-топливо. Упрощённая схема замкнутого цикла с реакторами типа БН Во-вторых, отработанное топливо в реакторах типа БН содержало кроме большого количества плутония ещё небольшое не больше процента содержание изотопов Америция, Нептуния и Кюрия — крайне радиотоксичных и сложных в утилизации. В-третьих, само наличие процесса выделения плутония оружейного качества из топлива ставил крест на любых попытках экспорта реактора.
На строительной площадке проекта «Прорыв» титановцы работают уже несколько месяцев. До начала основного периода строительства они выполнили полный комплекс подготовительных работ: проложили автомобильные дороги, подготовили площадку для укрупнительной сборки, провели земляные работы, проложили временные сети водоснабжения, пожаротушения, канализации, обеспечили временное электроснабжение. На территории будущего энергоблока сотрудники компании установили пластовый дренаж машинного зала, выполнили бетонную подготовку для фундаментной плиты здания реактора, провели работы по устройству свайного основания градирни.
Комментарии
- Подрядчики начали строить ЛЭП под реактор БРЕСТ-300 в Северске - Лента новостей Томска
- «Росатом» приступил к строительству первого в мире безопасного ядерного реактора
- Смотрите также:
- Уникальный реактор БРЕСТ-300 начали строить в Томской области
Ход строительства быстрого свинцового реактора БРЕСТ-ОД-300 в Северске (31.08.2023)
Энергоблок с инновационной реакторной установкой БРЕСТ-ОД-300 станет частью строящегося в Северске Томской области. Реактор БРЕСТ-ОД-300 должен решить проблему накопления отработавшего ядерного топлива, актуальную для всего мира. Строительство первого в мире энергоблока нового поколения БРЕСТ-ОД-300 с реакторной установкой на быстрых нейронах стартовало городе Северске Томской области.
Вечный двигатель Северска. Новый реактор замкнутого цикла - БРЕСТ
Завершив строительство стенда для проведения испытаний главного циркуляционного насосного агрегата реактора БРЕСТ-ОД-300, мы начинаем отрабатывать технологию обращения с расплавленным свинцом. Реактор БРЕСТ-ОД-300 должен решить проблему накопления отработавшего ядерного топлива, актуальную для всего мира. Летом 2021 года в сибирском Северске началось строительство свинцового атомного реактора на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300. В Северске (Томская область), на стройплощадке реактора БРЕСТ-ОД-300, сооружаемого на территории АО «Сибирский химический комбинат» (АО «СХК», Топливный дивизион Росатома) в рамках отраслевого проекта «Прорыв».
Новое слово в энергетике: зачем России нужен атомный реактор с замыканием топливного цикла
На встрече, состоявшейся 18 апреля в Администрации Томской области, директор Кемеровского РДУ диспетчерский центр, осуществляющий оперативно-диспетчерское управление объектам электроэнергетики на территории Кемеровской и Томской областей рассказал Андрею Антонову о ключевых направлениях деятельности Системного оператора, проанализировал основные параметры функционирования энергосистемы Томской области. Директор РДУ отметил позитивную динамику в развитии экономики и промышленности Томской области, что подтверждается ростом электропотребления в 2022 году. Согласно прогнозу Системного оператора, позитивная тенденция сохранится до 2028 года. Важнейшие технические решения по развитию энергосистемы региона включены в Схему и программу развития электроэнергетических систем России СиПР на 2023—2028 годы, разработанную Системным оператором и утвержденную Министерством энергетики РФ.
Плотное нитридное топливо надежнее оксидного, легче переносит механические дефекты и температурные режимы. Сочетание свойств тяжелого свинцового теплоносителя и плотного теплопроводного нитридного топлива создает условия для достижения полного воспроизводства делящихся нуклидов в активной зоне и стабилизации размножающих свойств реактора, что позволяет работать при малом и стабильном запасе реактивности, исключить аварии с неконтролируемым ростом мощности, разрушением топлива и выбросом радиоактивности. В ФЭИ проводятся: экспериментальное исследование теплообмена и температурных полей в экспериментальных сборках, моделирующих ТВС центральной и периферийной подзон активной зоны БРЕСТ-ОД-300; расчётно-экспериментальное обоснование парогенератора, исследование системы погружной диагностики в среде жидкого свинца звуковидение , исследование влияния примесей на теплообмен в жидком свинце и в целом создание системы технологии свинцового теплоносителя; испытания парогенератора, обогреваемого свинцом — на стенде СПРУТ.
По словам главного конструктора реакторной установки БРЕСТ-ОД-300 Вадима Лемехова, строящийся реактор является «металлобетонной конструкцией, в которой предусмотрены металлические полости под размещение оборудования первого контура. Пространство между полостями при сооружении поэтапно заполняется бетонным наполнителем». Также он добавляет, что корпус ректора доставляли по частям и собирали уже на строительной площадки ОДЭК.
В Томской области эффективно взаимодействуют наука, инновации и реальный сектор экономики. Поэтому самый амбициозный атомный проект страны реализуется именно у нас», - сказал Сергей Жвачкин. Участие в церемонии также приняли президент топливной компании «Росатома» «ТВЭЛ» Наталья Никипелова, президент Курчатовского института Михаил Ковальчук, научный руководитель проекта «Прорыв» Евгений Адамов, генеральный директор Сибирского химического комбината Сергей Котов, командир центрального штаба Российских студенческих отрядов Михаил Киселёв и другие.
Новое в Каталоге Энергетика.RU
- В Северске начался монтаж реактора БРЕСТ-300 |
- «Росатом» приступил к строительству реактора БРЕСТ-300 в Томской области | ОТР
- Первые в мире
- Другие статьи в рубрике "Происшествия" (Томск)
Для выдачи мощности реактора нового поколения БРЕСТ-300 в Северске построят новые ЛЭП
Завершив строительство стенда для проведения испытаний главного циркуляционного насосного агрегата реактора БРЕСТ-ОД-300, мы начинаем отрабатывать технологию обращения с расплавленным свинцом. Благодаря тщательной работе наших ученых, конструкторов и инженеров удалось создать технологию, которая обеспечит коррозионную стойкость всех конструкционных материалов. Дальнейшее внедрение достижений проекта «Прорыв» существенно расширит возможности для использования атомной энергетики в мире», - подчеркнул генеральный директор Госкорпорации «Росатом» Алексей Лихачев. Проект «Прорыв» впервые в мире должен продемонстрировать в этом десятилетии устойчивую работу полного комплекса объектов, обеспечивающих замыкание топливного цикла и заложить основу развития крупномасштабной экологически приемлемой ядерной энергетики естественной безопасности. Сегодняшнее событие — реальный шаг к достижению этой амбициозной цели», - подчеркнул научный руководитель проектного направления «Прорыв» Евгений Адамов.
Возведение объекта началось осенью прошлого года. Во время строительства активно применялись технологии Производственной системы Росатома, позволившие оптимизировать процесс сооружения стенда. На сегодняшний день все технологическое оборудование готово к работе. Это плавильные печи, емкости для хранения свинца, магнитодинамический насос, трубопроводы для транспортировки теплоносителя и, наконец, испытательная колонка, где установят опытный образец главного циркуляционного насосного агрегата.
Реакторная установка на быстрых нейтронах с нитридным уран-плутониевым топливом равновесного состава, свинцовым теплоносителем и двухконтурной схемой преобразования тепла, работающая в замкнутом ядерном топливном цикле. Предназначена для практического подтверждения основных технических решений, применяемых в РУ со свинцовым теплоносителем в соответствии с концепцией естественной безопасности, и поэтапного обоснования ресурсных характеристик элементов РУ для создания коммерческих АЭС с реакторными установками такого типа.
При этом, обладая высоким коэффициентом воспроизводства, «быстрые» реакторы могут производить больше потенциального топлива, чем потребляют, а также «дожигать» то есть утилизировать с выработкой энергии высокоактивные трансурановые элементы. В реакторах, подобных БРЕСТу, вместо воды используется жидкий металл, а данном случае — расплавленный свинец. Пространство между полостями при сооружении поэтапно заполняется бетонным наполнителем. Российский «Прорыв» фактически призван спасти мировую ядерную энергетику от постепенного угасания в течение будущих десятилетий. Код для публикации: Росатом 17 января сообщил, что в рамках проекта «Прорыв» начал установку инновационного реактора БРЕСТ-ОД-300 на территории Опытно-демонстрационного энергетического комплекса, расположенного в Северске Томской области.
Ограждающая конструкция — внешняя часть корпуса реакторной установки. Она удерживает теплоизоляционный бетон, формирует дополнительный барьер защиты, который следует за границей контура теплоносителя, поясняют в СХК. На ее поверхности температура должна быть не больше 60 градусов, а радиационный фон фактически равен естественному. Энергоблок мощностью 300 МВт со свинцовым теплоносителем — «ключевой элемент опытно-демонстрационного энергокомплекса». Помимо энергоблока, ОДЭК будет включать комплекс по производству смешанного уран-плутониевого нитридного топлива, модуль переработки облученного ядерного топлива.
Ход строительства быстрого свинцового реактора БРЕСТ-ОД-300 в Северске (31.08.2023)
Для выдачи мощности электростанции в сеть СиПР предусмотрено строительство до 2027 года линий электропередачи и реконструкция трансформаторных подстанций классом напряжения 220 и 110 киловольт. Говоря о развитии генерации в регионе, Павел Якис отметил также запланированную на 2025 год реконструкцию тепловой электростанции в городе Северске. Замена двух турбоагрегатов позволит повысить надежность электро- и теплоснабжения промышленных объектов Сибирского химического комбината и жилых микрорайонов города.
Оборудование, которое установят на энергоблоке с реактором БРЕСТ, на модулях фабрикации и переработки ядерного топлива — абсолютно уникальное.
Объект воплотит в себе безопасность, экологичность, ресурсосбережение и конкурентоспособность. В отличие от атомных электростанций с водо-водяным энергетическим реактором, где перегрузку производят на «расхоложенной» реакторной установке, на БРЕСТ-ОД-300 те же операции будут проходить при температуре более 400 градусов по Цельсию. Перед загрузкой в активную зону тепловыделяющие сборки будут разогревать в специальной камере и помещать в активную зону, заполненную расплавом свинцового теплоносителя, в разогретом состоянии.
Лицензия Ростехнадхзора на сооружение реактора была получена Росатомом в 2021 году. В настоящее время на площадке ведутся строительные работы.
Она обеспечит удержание теплоизоляционного бетона и сформирует дополнительный локализующий барьер за границей контура теплоносителя. До 2042 года предстоит ввод 10 энергоблоков с реакторами на быстрых нейтронах». Евгений Адамов перечислил основные итоги прошлого года в «Прорыве»: «Опытный главный циркуляционный насосный агрегат в ходе испытаний показал, что в секунду можно перекачивать 11 с небольшим тонн свинца: никто не верил, что такое возможно.
Сделано в России
Пространство между полостями при сооружении поэтапно заполняется бетонным наполнителем». Также он добавляет, что корпус ректора доставляли по частям и собирали уже на строительной площадки ОДЭК. Он нацелен на создание и промышленную реализацию замкнутого топливного цикла в реакторах на быстрых нейтронах.
Бетонированию фундамента реакторной установки предшествовали научно-исследовательские работы, были тщательно изучены свойства бетона, которые обязаны обеспечить необходимое качество фундамента реактора. В мае 2021 года, перед началом заливки первого бетона, был создан макет фундаментной плиты, где эксперты протестировали качество швов между бетонными блоками.
Фундаментная плита находится на уровне минус 6,4 метра.
Северск Томской обл. Помимо энергоблока, ОДЭК будет также включать объекты пристанционного ядерного топливного цикла — комплекс по производству смешанного уран-плутониевого нитридного топлива, а также модуль переработки облученного ядерного топлива. Его корпус — это не цельнометаллическая конструкция, как у ВВЭР, а металлобетонная конструкция, в которой предусмотрены металлические полости под размещение оборудования первого контура.
Для выдачи мощности электростанции в сеть СиПР предусмотрено строительство до 2027 года линий электропередачи и реконструкция трансформаторных подстанций классом напряжения 220 и 110 киловольт. Говоря о развитии генерации в регионе, Павел Якис отметил также запланированную на 2025 год реконструкцию тепловой электростанции в городе Северске. Замена двух турбоагрегатов позволит повысить надежность электро- и теплоснабжения промышленных объектов Сибирского химического комбината и жилых микрорайонов города.
В Северске началась установка ядерного реактора БРЕСТ-300
Интерфакс: Госкорпорация "Росатом" планирует начать эксплуатацию реактора "БРЕСТ-300" в рамках проекта "Прорыв" в 2027 году, сообщили "Интерфаксу" в пресс-службе АО "Сибирский химический комбинат" (СХК, входит в ТВЭЛ), на территории которого реализуется проект. В Северске, на площадке Сибирского химического комбината (АО «СХК», предприятие топливного дивизиона Госкорпорации «Росатом») началось капитальное строительство линий электропередачи (ЛЭП) для реализации схемы выдачи мощности будущего энергоблока с. – Не волнуйтесь, свинец в нашем реакторе «Брест-300» не только никогда не застынет, но никогда не охладится ниже температуры в 350 градусов, – рассказывает «» руководитель проекта по созданию БРЕСТ-ОД-300 Андрей Николаев. В городе Северск Томской области Росатом приступил к монтажу установки на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300, которая позволит реализовать на АЭС замкнутый РИА Новости, 25.01.2024. Строительство первого в мире энергоблока нового поколения БРЕСТ-ОД-300 с реакторной установкой на быстрых нейронах стартовало городе Северске Томской области.