Не так давно на лентах появились реляции о запуске российского «вечного ядерного реактора». Формулировка чрезвычайно интересная и, видимо, требующая объяснения. Каким боком БН-800 — «вечный»?
Никаким. Он рассчитан на 40 лет эксплуатации и дважды в год должен перезаправляться. Просто, запуск данного реактора означает практическое решение десятилетиями стоявшей перед ядерной энергетикой сверхзадачи: организации выработки электроэнергии по замкнутому топливному циклу.
Задача была поставлена уже в момент проектирования первых АЭС в середине прошлого века. Тогда считалось, что урана на планете очень мало, и хватит его лет на 30, учитывая что ядерным горючим является только изотоп U235, составляющий 0.72% природного урана. Однако, при его выгорании часть основного изотопа U238 переходит в способный поддерживать цепную реакцию плутоний-239. Таким образом, атомная электростанция способна производить не только энергию, но и ядерное горючее. И последнее на бонус, — бесплатно.
...На практике всё оказалось сложнее. Обычные энергетические реакторы на медленных нейтронах производили меньше плутония, чем расходовали урана-235. А это лишало затею всякого смысла, особенно учитывая сложности с переработкой плутония и созданием реакторов, работающих на синтетическом горючем. Радиационные, механические и химические нагрузки на тепловыделяющие сборки в случае использования плутония оказались существенно выше, чем в случае с ураном. И хотя в экспериментальных установках проблема работы на плутонии решалась, они так и остались экспериментальными, — экономического смысла возня с плутонием не имела.
В результате, десятилетия шли, ядерная энергетика развивалась, а плутоний — накапливался. Один из самых дорогих (в производстве) химических элементов оказался никому не нужным и даром. Даже военным. Это отдельный вопрос, но оружейный плутоний и плутоний нарабатывающийся на атомных электростанциях не взаимозаменимы.
Десятилетия шли, шла и работа. Проблема расширенного воспроизводства была решена уже к середине 60-х прошлого века. Реакторы на быстрых нейтронах, — то есть, работающие без поглощающего нейтроны замедлителя (в случае обычных «медленных» реакторов это — вода), — производили больше плутония, чем потребляли урана-235. Но могли работать только на сильно обогащённом 235-изотопом ядерном горючем, и, опять-таки, не выдерживали критики с экономической точки зрения… Да и какой смысл в расширенном воспроизводстве, если продукт — плутоний, — по факту представляет собой опасный отход?
...Нет, проблема использования МОХ-топлива (смесь урана-238 и плутония-239) была решена — технически. Например, на таком горючем работали французские реакторы-размножители «Феникс» (1974-2010) и «Суперфеникс» (1985-1998). Технически, но не технологически. Реакторы предназначались именно для отработки технологий бюджетной переработки плутония на горючее, и проверки безопасности эксплуатации электростанций на таком топливе.
За рубежом эксперименты, даже несмотря на возникший в начале 90-х политический стимул, — необходимость выполнения обязательств по сжиганию оружейного плутония, — были провалены. В значительной мере в результате успешной советско-российской диверсии, заключающейся в разработке прогрессивных способов обогащения урана, позволяющих поставлять его на мировой рынок по демпигновым ценам. К слову, в настоящий момент российские обогатительные предприятия могут с экономической выгодой извлекать 235 изотоп уже из «обеднённого» по иностранным меркам урана, стони тысяч тонн которого скопились на складах по всем миру… То есть, к началу XXI столетия уран стал слишком дёшев, и какая-либо надежда, что производство МОХ-топлива окажется целесообразным экономически, умерла.
...Где-то умерла, а где-то и нет. БН-800 — первый коммерческий реактор, работающий на плутонии, который сам же и производит… в количестве большем, чем потребляет. И важно в этой истории, что сам по себе БН-800 не является чем-то революционным и небывалым. Конечно, конструкция включает определённые инновации, — всё-таки, это новейший из реакторов на быстрых нейтронах, — но сама концепция не нова. Секрет в технологиях переработки ядерных отходов и конструирования плутониевых ТВЭЛ, делающих работу БН-800 выгодной экономически.