Эпоха мирного атома началась с желания добыть энергию, заключенную в атоме. С тех пор совершенствование реакторных технологий — стержень развития всей атомной отрасли. В честь 80-летия атомной промышленности рассказываем о важных вехах ее истории.
Мы уже рассказывали «Первый атом в энергетике: история в датах» о первых реакторах Атомного проекта — феноменальном первом «Ф-1» и первом промышленном реакторе «А», который атомщики прозвали «Аннушкой». Реакторные технологии стали стимулом развития всей отрасли. Рассказываем о других важных этапах в истории отечественных реакторов.
1959 — реакторы атомного ледокола «Ленин»
Первый в мире атомный ледокол — «Ленин» — был введен в эксплуатацию в декабре 1959 года. В его «сердце» стояла установка с тремя реакторами ОК-150. Это были относительно небольшие реакторы водо-водяного типа, благодаря которым «Ленин» преодолевал почти вдвое более мощный лед, чем его дизельные «коллеги». Более того, он мог 3-4 года автономно работать в море, в то время как обычные ледоколы приходилось заправлять каждые 40 дней.
В 1970 году реакторы заменили на два реактора модели ОК-900. На втором в мире атомном ледоколе — «Арктика» (проект 10520) — уже стояли усовершенствованные ОК-900А. «Арктика» «вступила в строй» в 1975 году и стала первым в истории надводным судном, достигшим Северного полюса. Она также стала первым серийным атомным ледоколом, ее «родственники» до сих пор бороздят арктические моря: «50 лет Победы» и «Ямал», знаменитый своей зубастой «улыбкой». Оба оснащены ОК-900А.
1964 — первый ВВЭР на отечественной АЭС
Водо-водяные энергетические реакторы (ВВЭР) — самые распространенные в мире реакторы на атомных электростанциях. Первый в нашей стране ВВЭР — В-1, или ВВЭР-210, — заработал в 1964 году на Нововоронежской АЭС. Интересный факт — из-за своеобразной формы атомщики называли его «Грузинским кувшином».
Успешный опыт эксплуатации ВВЭР-210 в первом энергоблоке Нововоронежской АЭС определил дальнейшее развитие АЭС на водо-водяных энергетических реакторах не только в нашей стране, но и по всему миру.
1969 — исследовательский БОР-60
В те же годы были сделаны первые шаги к созданию быстрых реакторов — важного звена замкнутого топливного цикла, к которому мы стремимся сегодня. Идея замкнутого топливного цикла в том, чтобы за счет переработки отработавшего топлива по-максимуму использовать его ресурсы и вовлечь в производство обедненный уран, запасы которого накопились за годы развития ядерной энергетики.
Ключевым инструментом в исследовании возможностей быстрых реакторов стала установка БОР-60 — быстрый опытный реактор на 60 мегаватт, расположенная в Димитровграде. Там проводили массовые испытания тепловыделяющих элементов различных конструкций, проверяли устойчивость топливных, поглощающих и конструкционных материалах в условиях контакта с натриевым теплоносителем.
Планировалось, что БОР-60 отработает 20 лет, но он служит науке до сих пор. Все за счет надежности и ресурса, заложенного советскими учеными, и поддержания работы установки российскими учеными. На данный момент лицензия на эксплуатацию БОР-60 продлена до 2035 года.
1980 — быстрый БН-600
На исследовательском БОР-60 отрабатывали конструкцию тепловыделяющих элементов (твэлов) для реактора БН-600. Тестировали твэлы со смешанным уран-плутониевым топливом, с виброуплотнением топливом, с карбидным топливом.
БН-600 стал первым в нашей стране полностью энергетическим реактором на быстрых нейтронах, без привязки к опреснению воды, как это было реализовано ранее в БН-350 (ныне остановленная АЭС в Актау, Казахстан). В 1980 году реакторная установка БН-600 начала вырабатывать электроэнергию в качестве третьего блока Белоярской АЭС.
Именно в конструкции БН-600 впервые была реализована «интегральная» компоновка, при которой активная зона и все оборудование первого контура размещены в корпусе реактора.
2016 — первый в мире энергоблок поколения III+
Реакторы поколения III+ отличаются усовершенствованными системами активной и пассивной безопасности, а также более высокой топливной эффективностью и стандартизацией конструкции, что снижает затраты на строительство и обслуживание. Их разработка началась в 1990-х годах.
Первым в мире реактором поколения III+ стал ВВЭР-1200, запущенный в 2016 году в составе шестого блока Нововоронежской АЭС. Сочетание активных и пассивных систем безопасности в проекте ВВЭР-1200 делают АЭС максимально устойчивой к внешним и внутренним воздействием. Пассивные системы могут работать без энергоснабжения и участия оператора. Например, система пассивного отвода тепла через парогенераторы может долго отводить в атмосферу тепло от активной зоны реактора даже при полном отсутствии источника энергии. Еще одно из нововведений поколения III+ — «ловушка расплава» под активной зоной реактора.
С 2020 по 2023 годы шестой энергоблок с ВВЭР-1200 перевели с 12-месячного на 18-месячный цикл перегрузки топлива. Теперь топливо меняют раз в полтора года, что значительно сократило суммарную длительность ремонтных работ, увеличив выработку электроэнергии и повысив эффективность работы энергоблока.
Так шестой блок Нововоронежской АЭС стал референтным для новых АЭС не только в нашей стране, но и во всем мире.
~ 2030 год — первая в мире демонстрация замкнутого ядерного топливного цикла в рамках энергосистемы IV поколения
Сегодня на площадке Сибирского химического комбината в Северске Томской области строится опытно-демонстрационный энергетический комплекс IV поколения. В его основе — инновационный реактор на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем БРЕСТ-ОД-300 и пристанционный завод в составе двух модулей по фабрикации/рефабрикации и переработке ядерного топлива.
«Первый объект (модуль фабрикации/рефабрикации ядерного топлива) построен, мы показали возможности и, я надеюсь, что как раз к 2030 году замыкание ядерного топливного цикла мы продемонстрируем первые во всем мире», — объяснила на форуме «Технопром-2025» директор по управлению научно-техническими программами и проектами, директор департамента госкорпорации «Росатом» Наталья Ильина.
Подписывайтесь на наш канал и следите за новостями российской науки!
Присоединяйтесь к команде научного блока «Росатома», актуальные вакансии – на карьерном портале.