13 июля 2017, 14:57

Реактор на быстрых нейтронах. Говорят, что за ним будущее атомной энергетики

Первый промышленный реактор на быстрых нейтронах БН-800 был запущен в декабре 2016. В России, в 70 км от Екатеринбурга на Белоярской АЭС.

Именно поэтому очередная конференция МАГАТЭ по технологиям быстрых реакторов прошла в этом году в Экатеринбурге. Почтить, так сказать, научное достижение. И показать собственно сам реактор БН-800.

На конференции МАГАТЭ новый реактор называли выдающимся достижением и революционной технологией, которая буквально -таки вдохнет новую жизнь в атомную энергетику. Реакторы на быстрых нейтронах называют ключевой технологией, которая поможет замкнуть ядерный цикл. А замкнутый ядерный цикл позволит атомную энергетику называть возобновляемой. А для атомной энергетики получение такого статуса является вопросом всего ее будущего существования. Почему, можно прочитать в этом материале.

 

ЭлектроВести побывали на реакторе БН-800. И могут рассказать и показать в чем же его особенность.

Реактор БН 800, как уже сказано, стоит на Белоярской АЭС в Свердловской области в 70 км от Екатеринбурга (в те края, кстати, не так-то просто добраться. 13 часов и с пересадками). Это четвертый реактор атомной станции. Третий реактор, кстати  тоже быстрый, БН 600, был запущен в 1980 году, но его уже выводят из эксплуатации.

Чтобы попасть на атомную станцию, нужно, понятное дело разрешение, которое обеспечит то, что ваше имя будет в списке тех, кого пропустят. Ну и паспорт, который подтвердит, что ваше имя – это ваше имя. К сожалению, фотографировать на территории станции не разрешается (все мобильные телефоны нужно сдать при входе в коробочку), поэтому фотографии будут, те, которые предоставили на АЭС (энергоблок снаружи я сама, правда, сфотографировала, когда телефон мне вернули на выходе).

При входе на АЭС вас «наряжают» в каску и куртку. Наверное, для безопасности. И дают бейдж посетителя.

Целью всего похода на АЭС было увидеть тот самый уникальный реактор, поэтому через машзал нас провели достаточно быстро, выдав предварительно бируши – защитится от шума.

После мы попали в диспетчерский центр (блочный пункт управления). Он за стеклом. На момент посещения энергоблока, реактор был остановлен на планово предупредительные работы, и персонал готовился к перезапуску реактора.

Реактор был на стадии выхода из ремонта. То есть оборудование уже было в работе, но сам трубогенератор не работал.

Чтобы попасть в сам реактор необходимо пройти обряд переодевания – всем, кто вхож в реактор, выдают сначала халат и сменную обувь, потом, когда пройден «безопасный для халата рубеж» специальную чистую экипировку: носки, штаны (которые можно подогнать по размеру с помощью предусмотрительно выданных веревочек), нательную рубашку и верхнюю куртку, а также обувь и новую каску.

Все переодетые посетители, выходя из лифта на нужном этаже, подходят к окошку. Из окошка они получают индивидуальные дозиметры (тут дозиметр получает журналист из Бангладеш).

 

И прикрепляют их на видном месте – на нагрудном кармане. При выходе, понятно дозиметры сдают, предварительно узнав уровень облучаения, который неизменно составляет «0», так как реактор работает весьма безопасно.

Потом всех ознакамливают с правилами безопасности, конечно же.

В одежде этой весьма тепло, но на всякий случай нужно быть застегнутым на все пуговицы.

Одетые и готовые лицезреть уникальное творение, результат высокотехнологично реализованной прогрессивной научной мысли, все заходят внутрь.

Тут стоит упомянуть, что реактор БН-800 работает с натриевым теплоносителем. И он трехконтурный. Это значит, что оборудование с активным натрием первого контура (радиоактиным, потому что взаимодествует с топливом) находится внутри корпуса , включая шесть промежуточных теплообменников и три главных циркуляционных насоса. Трехконтурная система является также является гарантией повышенной безопасности реактора. 

А вот и сам реактор. Точнее активная зона реактора находится на уровень ниже. Тут видны трубы, по ним двигается натрий.

Верхняя часть реактора представляет особый интерес. Она является элементом системы перегрузки топлива, которая на реакторе БН 800 герметична.

Система перегрузки представляет собой вращающийся поворотный барабан, который при вращении обеспечивает наведение на любую точку активной зоны, из которой извлекаются топливные стержни. Затем с помощью элеватора выгрузки и загрузки, топливные сборки передаются уже в герметичный перегрузочный блок и далее уже в барабан отработавших сборок, где они выдерживаются определенный срок и затом отправляются уже в бассейн выдержки. Все по герметичному каналу.

Топливо – это вообще самая интересная, как мне кажется, история про этот реактор. Быстрые реакторы расширяют топливный ресурс атомной генерации. Очень значительно.

В первую очередь, все говорят о том, что реактор может использовать уже отработанное ядерное топливо (ОЯТ) для своих топливных нужд. Быстрые нейтроны в прямом смысле слова выжигают все «побочные» элементы (высокоактивные актиноиды из нижней таблицы Менделеева), которые остаются после сжигания топлива на АЭС, и благодаря которым ОЯТ нужно хранить тысячи лет, пока они не перейдут в безопасное состояние.

Во-вторых, реакторы на быстрых нейтронах могут работать на природном уране – U238, который сейчас АЭС неспособны «переваривать». Современные, то есть построенные 30 лет назад, атомные станции работают на оксидном топливе на основе U235, а его процентное соотношение по сравнению со всеми мировыми запасами урана – 0,95%. Это, весьма ограниценный ресурс. Был.

В-третьих, быстрые реакторы могу работать на смешанном топливе уран-плутоний (МОХ-топливо). В такой связке уран может выступать той добавкой, которая позволяет нарабатывать все новый и новый плутоний, который потом можно сжигать. То есть реактор нарабатывает топливо сам себе. Поэтому он называется «breeding reactor», то есть «размножающий».

В-четвертых, теоретически на реакторах БН можно даже сжигать оружейный плутоний. Теоретически. Это позволит его действительно и даже с пользой уничтожать (а не так как делают США, разбавляя плутоний и захоранивая его в разбавленном виде, как рассказал мне один из научных сотрудников, присутствоваших на конференции).

Это все в теории и касается, в принципе не только БН800, но и других реакторов на быстрых нейтронах.

Как дела обстоят на данном этапе на практике?

На реально существующем быстром реакторе БН 800 топливо используют в основном обычное, оксидное (UO2), только 25% загрузок составляет МОХ-топливо (смешанное). Но так будет не всегда. Руководство станц

ии обещает, что к концу 2019 года реактор полностью перейдет на ураново-плутониевую смесь. То есть пока всеми топливными возможностями пользуются не на полную мощность.

Но помимо расширения топливной базы БН800 славен своими показателями безопасности (герметичная система перезагрузки топлива является как раз дополнительным элементом безопасности).

Реактор вообще считается очень безопасным. Что часто подчеркивается – это то, что система его безопасности основана на пассивных принципах, которые не зависят от участия автоматики или человека (на АЭС это называли самозащищенностью).

Основу этой самозащищенности составляют пассивные плавающие стержни защиты. Эти гидравлически взвешенные стержни–поглотители «плавают» в потоке натрия, основного теплоносителя первого контура, но если уменьшится расход натрия через активную зону из-за отключения насосов –эти стержни под собственным весом опустятся в активную зону, и заглушат ядерную реакцию. 

Мы между прочим, спрашивали, были ли утечки натрия на реакторе. Сотрудники честно ответили, что да. Но только во втором контуре, где натрий не радиоактивен. И за пределы реактора он не попадал. Как быстро учетки обнаруживаются? Мгновенно. Утечка определяется по таким пассивным признакам, как повышенная активность аргона в страховочном корпусе, ну и пожарные датчики, потому, что если натрий выходит за пределы контура, он начинает гореть.

Также в реакторе есть ловушка, в которую соберется топливо, в случае его утечки. Кроме того реактор соответствует всем постфукусимским требованиям безопасности. Энергоблок даже может выдержать падение самолета. Но маленького.

Кстати, проходя между зданиями на территории АЭС мной были замечены трансформаторы ЗТР («Запорожстрансформатор»), сфотографировать которые, к сожалению, было нечем. О них я спросила директора станции. Он мне ответил, что проводился тендер, по результатом которого был выбран запорожский завод. При этом, по его словам масимальное количество оборудования на реакторе, конечно же российского производства (турбогенератор производен в российской компании «Силовые машины»), хотя есть и импортное.  Так, по словам директора АЭС, натрий для реактора был поставлен из Франции, насосы из Германии, арматура – чешского производства. Ну, а трансорматоры им поставил ЗТР.

 

На БН-800 в РФ останавливаться не хотят. Планируют, и уже активно ведут разработки, новый быстрый реактор еще большей мощности – 1200 МВт. Планируется он к 2025 году.

При этом о коммерческой стороне быстрых реакторов говорить пока сложно. Пока реакторы БН миру не предлагаются и по большому счету являются экспериментальными, хоть и промышленными, энергоблоками. Считается, что когда будет простроен БН-1200, то будет уже больше возможностей. И больше спроса на распространение этой технологии.

 

Анна Литвинюк
Подробнее
Осталось 1000 символов  

КОММЕНТАРИЙ:


лента новостей