Быстрый реактор естественной безопасности: в чем уникальность энергоблока нового поколения

Безопасность становится синонимом ядерной энергетики

Динамика мирового потребления энергии тесно связана с темпами роста населения. Чем людей больше, тем больше ресурсов им требуется. Выходит, население стимулирует энергетическую отрасль на развитие. Разработки в области ядерной энергетики соответствуют духу времени и решают не только энергетические, но и экологические задачи. Так, например, проект «Прорыв» – один из ключевых и масштабных инновационных проектов мировой ядерной энергетики, осуществляемый в России. Его энергетическим сердцем можно назвать первый в мире энергоблок с реактором БРЕСТ-ОД-300. Он соответствует принципам естественной безопасности, которая достигается благодаря максимальному использованию законов природы. Мы выяснили, в чем особенность первого в мире энергетического комплекса с ядерным реактором четвертого поколения.

Лидерство России в сфере ядерной энергетики признано даже в США, где в 2021 году принят специальный Закон (Nuclear Energy Leadership Act), с требованием восстановления утраченных Америкой позиций. Российские проекты уникальные и инновационные. Самое главное, они создаются исходя из принципа естественной безопасности, который предполагает, в конечном итоге, исключение тяжелых аварий. Росатом, например, не только строит уникальный реактор БРЕСТ-ОД-300, который положит начало новой эры атомной энергетики, но и практически замыкает ядерный топливный цикл, решая накопившиеся в прошлые годы проблемы. В рамках проектного направления «Прорыв» принято решение о сооружении 5-го блока АЭС на Белоярской АЭС, где уже работает два блока с реакторами на быстрых нейтронах.

В нынешнем веке Россия первой построила и ввела в эксплуатацию атомные энергоблоки с реакторами ВВЭР-1200, так называемого поколения 3+, а сейчас речь идет об освоении технологий установок четвертого поколения. В 2021 году в Северске на площадке Сибирского химкомбината стартовало строительство первого в мире энергоблока четвертого поколения с быстрым реактором естественной безопасности БРЕСТ. На этом комбинате еще в 1958 году реально началась отечественная ядерная энергетика, была построена Сибирская атомная станция. Ее создатель, выдающийся конструктор Доллежаль Н.А., показал, что АЭС способна не только производить электричество, но и снабжать теплом. До недавнего времени от этой станции отапливалась значительная часть Томска, а, в соответствии с требованиями времени, реакторы АЭС производили и оружейные изотопы.

Технологии естественной безопасности

Проект «Прорыв» – один из ключевых и масштабных инновационных проектов мировой ядерной энергетики, осуществляемый в России, о чем при начале строительства БРЕСТА говорил гендиректор МАГАТЭ г-н Р. Гросси. Проект предусматривает создание новой технологической платформы ядерной энергетики на основе замкнутого ядерного топливного цикла (ЗЯТЦ) с использованием реакторов на быстрых нейтронах, в создании которых бесспорное лидерство принадлежит России. Одна из важнейших задач проекта – продемонстрировать всему миру, как может выглядеть крупномасштабная ядерная энергетика, основанная на технологиях естественной безопасности.

Еще один важный момент связан с тем, что сегодня в мире используется всего 0,7% энергетического потенциала добываемого уранового сырья. А в случае перехода ядерной генерации к применению реакторов на быстрых нейтронах мы можем использовать 100% потенциала этого энергетического ресурса. Фактически с таким переходом примерно в 150 раз возрастает энергетический потенциал ядерной энергетики, принципиально меняется ее роль в энергетическом балансе мира. Для реакторов на быстрых нейтронах нет необходимости в обогащении изотопов, что исключает одну из оружейных технологий и технологически усиливает режим нераспространения. Вот это все вместе и есть проектное направление «Прорыв».

Ядерная энергетика – одна из самых безопасных техногенных отраслей

Энергетическим сердцем проекта «Прорыв» можно назвать первый в мире энергоблок с реактором БРЕСТ-ОД-300 со свинцовым теплоносителем, уран-плутониевым топливом, входящий в состав опытно-демонстрационного энергетического комплекса (ОДЭК). БРЕСТ расшифровывается как «Быстрый Реактор ЕСТественной безопасности». Под этим названием он спроектирован, прошел государственную экспертизу и уже возводится на площадке Сибирского химического комбината. Первый бетон в его основание был залит 8 июня 2021 года.

Конструкция реактора БРЕСТ исключает тяжелые аварии, которые могут потребовать эвакуации, а тем более отселения населения, а радиационная активность отходов, которые формируются в ЗЯТЦ, не превышает активности природного уранового сырья при его добыче, это и есть реализация принципа радиационной эквивалентности. Реактор БРЕСТа соответствует принципам естественной безопасности: то есть безопасность достигается не за счет усложнения конструкции и повышения требований к персоналу, а благодаря максимальному использованию законов природы и природных свойств материалов. Конструкция БРЕСТа принципиально новая: активная зона погружается в железобетонный бассейн, заполненный жидким свинцом.

«Равновесная» активная зона по самой физике делает невозможными аварии типа чернобыльской. Интегральная конструкция позволяет локализовать течи теплоносителя в объеме корпуса реакторной установки и исключить потерю охлаждения активной зоны, основную причину аварий в США и Японии. Исключение циркония исключает возможность водородных взрывов (Япония), а использование свинца в качестве теплоносителя имеет целый ряд преимуществ. Кроме того, что он не горит, обладает очень большой температурой кипения, а следовательно, нет высокого давления в первом контуре. Исключаются пожары, химические или тепловые взрывы при разгерметизации первого контура. Вероятность разгерметизации корпуса реактора интегрального типа примерно соответствует вероятности падения на АЭС метеорита.

Ядерная энергетика должна быть конкурентоспособной

Опытная установка БРЕСТ имеет мощность 300 МВт эл., что по классификации МАГАТЭ относит ее в класс малых АЭС. Для таких АЭС конкурентоспособность достигается там, где нет сетевого электричества, местных запасов органики. Например, в РФ в арктических регионах и Сибири.

«На опытном энергоблоке мы дублируем ряд систем и оборудования, чтобы по результатам сравнительных испытаний для последующего строительства больших АЭС выбрать лучшие решения. Это сокращает время для обоснования крупных энергоблоков, но сказывается на экономике. Тем не менее мы поставили задачу окупаемости опытного энергокомплекса по отношению к операционным затратам», – рассказывает научный руководитель предприятия Росатома «Ордена Ленина Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники имени Доллежаля» (НИКИЭТ), научный руководитель проектного направления «Прорыв» Евгений Адамов.

По его словам, крупномасштабная ядерная энергетика при замыкании топливного цикла, окончательном решении проблемы ОЯТ, должна быть конкурентоспособной с генерацией на органическом топливе, а в перспективах столетия и с возобновляемыми источниками энергии.

«Сегодня, после стольких лет активного развития ветроэнергетических установок (ВЭУ) и солнечных энергетических установок (СЭУ), на органику приходится 85% генерации мирового энергетического баланса, – продолжает Адамов. – Я уверен, что в рамках развития двухкомпонентной ядерной энергетики при замыкании ядерного топливного цикла, в которой одна часть – это реакторы на быстрых нейтронах, а другая – АЭС с реакторами на тепловых нейтронах, будет обеспечена конкурентоспособность ядерной энергетики, прежде всего в сравнении с генерацией на углеводородном топливе. Для проекта АЭС с реактором БН-1200М мы доказали такую возможность не только по стоимости, но и по расходу основных ресурсов. И это также одно из достижений проекта «Прорыв», поскольку раньше считалось, что никогда АЭС на базе реакторов на быстрых нейтронах не смогут быть конкурентоспособными».

За прошедшие полтора десятилетия в России наступила новая эра развития атомной промышленности, которая спровоцировала создание новых технологий, новых объектов. 1 декабря исполнилось 15 лет с момента принятия исторического решения президента России об учреждении Госкорпорации «Росатом».

Мы собрали интересные факты об атомной отрасли в нашем тесте.

Источник: www.mk.ru