О том, как Россия начинает мировую энергетическую революцию без остального мира, мы рассказали в первой части.
Разработка и совершенствование технологий в атомной энергетике не прекращались даже в тяжёлые 90-е годы. Оттуда родом и идея первого в мире реактора нового поколения, который призван открыть новую веху в энергетике. Реакторы 4 поколения — это отнюдь не усовершенствованное поколение 3+, а нечто кардинально новое.
И главенствующей тут является идея пассивной безопасности, которая должна устранить все последствия аварии без вмешательства активных систем. И основная роль здесь отведена химически реактивному свинцу. Но об этом подробнее.
Свинец всему голова
И всё же первым шагом в этом направлении стал сплав:
«В 60-70-е годы в СССР для подводных лодок создавались реакторы на быстрых нейтронах с теплоносителем эвтектического (жидкий гомогенный сплав) состава свинец-висмут. Данный сплав обладал относительно низкой температурой плавления в 125°С и высокой температурой кипения в 1638°С, за что расплачиваться пришлось худшими характеристиками, нежели у натриевого аналога», — сообщает портал Habr.
Относительный успех таких установок возобновил работы по направлению свинцовых теплоносителей. И здесь мы переходим к кульминации выпуска.
Технические параметры свинца в качестве энергоносителя, а именно низкая цена, высокий коэффициент воспроизведения, меньшая токсичность, меньшая химическая активность и парообразование делают свинец практически идеальным для применения в атомной энергетике. Но это ещё не всё!
Благодаря свинцу можно вовсе избавиться от двухступенчатой системы замыкания ядерного цикла. Буквально!
Всё, что требуется, это добавить к выгружаемому из энергоблока топливу немного урана-238, который тысячами тонн находится на хранении, и загрузить полученную смесь обратно в реактор. Так и родился проект «БРЕСТ» (быстрый реактор естественной безопасности со свинцовым теплоносителем).
Ключевое здесь — «естественная безопасность». Представьте себе реактор, который исключает аварии, требующие эвакуации персонала или населения. Или, что ещё хуже, выводящие из хозяйственного использования значительные территории за счёт конструктивных методов. Всё это даёт БРЕСТ. Но и это только вершина айсберга.
Зачем обогащать, если есть БРЕСТ
Наверняка вы слышали, что Россия обладает самыми совершенными технологиями по обогащению урана, Росатом эксплуатирует газовые центрифуги поколения 9+. Развитие этой технологии началось в 1965 году, но с вводом в строй реакторов 4 поколения эта славная история подойдёт к логическому завершению.
Буквально, технологии, которые разрабатывались 60 с лишним лет, можно будет выкинуть на свалку истории. Вот насколько революционен перспективный проект «Росатома». Именно процесс выделения плутония в свое время поставил крест на любых перспективах экспорта реакторов серии БН, ибо
«И МАГАТЭ, и CША, заинтересованные в нераспространении технологий промышленного производства компонентов для ядерного оружия, сделали бы всё, чтобы не допустить экспорт такого реактора».
БРЕСТ же позволяет решить эту проблему радикально благодаря тому, что из рециклинга ядерного топлива исключается процесс обогащения. Соответственно, нет необходимости выделения урана-235 и плутония оружейного качества. А это уже начало постепенного отказа от использования в ядерной энергетике технологий разделения (обогащения) изотопов урана.
Есть и другой немаловажный эффект от перехода к реакторам нового поколения. Благодаря тому, что нет надобности разворачивать сеть инфраструктуры по обращению с ядерным топливом (а это всё входит в стоимость строительства и АЭС), то и ядерная энергетика становится более конкурентоспособной.
В особенности это будет заметно при эксплуатации. Так как комплекс фабрикаций примыкает к реактору, что исключает его дорогостоящую и небезопасную транспортировку на большие расстояния. Всё можно делать прямо рядом со станцией в специальном здании-фабрикаторе.
Согласитесь, всё слишком радужно, чтобы быть правдой, но есть причины, почему до сих пор никто такой реактор не построил.
Об эти камни споткнулись все
Условия работы со свинцовым теплоносителем не так уж просты. Ещё в прошлом веке столкнулись с проблемой, что существующие конструкционные материалы не выдерживают условия работы со свинцовым теплоносителем. По сути, необходимо было разработать реактор с нуля, сталкиваться с проблемами, которые никто до этого никогда не решал. При температуре свыше 400°С свинец начинает реагировать со сталью, а значит, нужны новые сплавы.
Но если вы думаете, что свинцу контакт с водой не страшен, то подумайте ещё раз. Расплавленный свинец при контакте с водой может вызвать паровой взрыв, такие события в атомной энергетике уже случались. К тому же высокая температура плавления около 327°C требует специальной системы разогрева, для которой нужно несколько месяцев. И тем не менее с аналогичными проблемами сталкивались и при строительстве первого реактора с натриевым теплоносителем, а значит, проблемы всё же решаемы.
Да, это очень сложно, но вместе с тем это ещё значит, что повторить российский успех будет не так уж просто. А вероятность, что такие смельчаки найдутся, ещё меньше.
Всё вышеперечисленное не отменяет того факта, что реактор со свинцовым теплоносителем остаётся самым надёжным в мире.
Самый надёжный реактор
Высокая температура плавления даёт свинцу одно очень весомое преимущество перед всеми остальными теплоносителями. В случае аварии с прорывом теплоносителя свинец просто застынет.
Да и в случае, если произойдут аварии другого характера, высока вероятность, что кипящий при высокой температуре теплоноситель (порядка 2000°) в паре с относительно низкотемпературным нитридным топливом не выпустит радиацию за пределы реактора, плотно запечатав в себе весь радиоактивный коктейль.
К тому же свинец будет хорошо отводить тепло, что позволит избежать перегрева теплоносителя. Это и был основной аргумент, почему в контуре реактора должен применяться свинец.
ITER наших дней
БРЕСТ действительно может стать такой же вехой для ядерной энергетики, как и ITER для термоядерной. А главное — ждать её надо куда меньше.
Подготовка площадки под строительство станции началась в 2021 году в Северске. Планируется, что реактор начнёт работу во 2 половине 2020-х годов. И корпорация «Росатом» полна решимости выдержать эти сроки. В конце сентября к месту строительства была доставлена опорная плита реактора:
«Завершилось полуторамесячное путешествие опорной плиты для реактора БРЕСТ-ОД‑300. Ее доставили в Северск 20 сентября».
Стальная конструкция весом около 200 тонн будет смонтирована под будущий реактор. «Росатом» намерен проинвестировать в проект около 200 с лишним миллиардов рублей.
БРЕСТ-ОД‑300 является частью проекта «Прорыв», который позволит замкнуть топливный цикл и регенерировать ОЯТ для многократного использования. Но о программе «Прорыв» мы поговорим в следующий раз.
Подпишитесь, чтобы не пропустить! И поставьте лайк, если вам понравился материал! Спасибо!
Автор:
kogman
Читайте также:
Материал создан при поддержке проекта SFERA