Instagram @soldat.pro
Военные специалисты
EnglishРусский

Реакторы на быстрых нейтронах: как Россия оказалась впереди планеты всей

Реакторы на быстрых нейтронах: как Россия оказалась впереди планеты всей

В России стартовала реализация уникального проекта в области энергетики. В Томской области начато строительство опытно-демонстрационного энергоблока под названием БРЕСТ-300-ОД с реактором на быстрых нейтронах, использующим свинцовый теплоноситель. По факту нашу «страна-бензоколонка» приступила к созданию технологии замкнутого ядерного цикла. Как же такое стало возможным, и что это означает для отечественной и мировой энергетики?

При всем уважении к модной нынче «зеленой» энергетике, полностью заменить собой традиционную она не в состоянии. 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. Во-первых, в качестве носителя используется не вода, а жидкий свинец, циркулирующий при температуре в 1751 °C. 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. При этом он химически пассивен при контакте с воздухом или водой, поэтому исключены возможные взрывы при нештатной разгерметизации контура реактора. Это чрезвычайно важно для безопасности современной ядерной энергетики. Даже если реактор будет поврежден и рабочий носитель выйдет наружу, он просто медленно вытечет, охладится и застынет, сам собой закупорив повреждение во внешнем контуре. Никаких радиационных ужасов, вроде катастрофы на Чернобыльской АЭС, уже не будет.Во-вторых, новый реактор сможет работать на водном паре, имеющем температуру до 600 °C. По сравнению с обычными ВВЭР, имеющими критическую отметку в 374 °C, это придаст дополнительный коэффициент полезного действия, который сможет достигнуть невероятных 40-45%. В перспективе КПД может вырасти еще больше, если вместо паровой турбины к реактору будет подключена газовая турбина с замкнутым циклом. В-третьих, реакторы на быстрых турбинах, благодаря особенностям своей конструкции, сами воспроизводят ядерное топливо. Внутри БРЕСТ уран-238 будет поглощать свободные нейтроны и превращаться в изотоп другого химического элемента – в плутоний-239. А это, к слову, начинка для ядерного оружия. При оптимальных условиях при делении одного ядра урана-235 можно будет получить 1,25 ядра нового оружейного плутония-239 из урана-238. Это означает, что при каждом рабочем цикле реактора на быстрых нейтронах внутри него образуется до 20-25% нового делящегося материала. Звучит фантастически.Заметим, что Российская Федерация в области подобных передовых энергетических технологий реально находится впереди планеты всей. 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. В СССР еще в 1968 году был осуществлен запуск БОР-60, реактора на быстрых нейтронах мощностью в 60 Мегаватт, и он успешно работает по сей день. 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.И вот на их основе под Томском начато сооружение опытно-демонстрационного энергоблока БРЕСТ-300-ОД со свинцовым носителем. 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».

Сергей Маржецкий

Источник