Быстрые реакторы для крупномасштабной ядерной энергетики

Естественная безопасность (эта терминология введена В.В. Орловым и Е.О. Адамовым) требует рассмотрения всех физически возможных аварий, даже относительно маловероятных, в качестве проектных и исключения их тяжелых последствий.
Разработка реакторов с убедительно прогнозируемым исключением тяжелых аварий (разгон на мгновенных нейтронах, потеря или горение теплоносителя, паровые или водородные взрывы) со значимыми радиационными последствиями должна вестись с полным и последовательным отказом от использования потенциально опасных технических решений. Возможность возгорания и закипания натрия в авариях с учетом положительного (во всяком случае, локального) пустотного эффекта реактивности не позволяют в полной мере реализовать присущие быстрым реакторам качества безопасности.

Построим реакторы в ранжир

Главной особенностью текущего момента в атомной энергетике России следует назвать её ориентацию на изначально военные технологии. Мы располагаем на современном этапе АЭС с легководными реакторами на тепловых нейтронах ВВЭР и РБМК, топливообеспечение производим за счёт добычи и обогащения урана, а в части обращения ОЯТ уповаем на хранение с небольшой примесью химпереработки и остекловывания. Главных проблем у нас две: низкая эффективность использования природного урана и необходимость временного хранения нарастающих потоков ядерных материалов (ОЯТ). Какие реакторы мы имеем в наличии или можем получить в таковое при условии достаточности финансирования?

Владимир Степанов: свинец-висмут будет работать на гражданские нужды

Наш реактор готовится к использованию в замкнутом топливном цикле, что соответствует новой технологической платформе, разрабатываемой в Росатоме. СВБР - это быстрый реактор, который может быть переведён на топливное самообеспечение по мере готовности замкнутого ЯТЦ. На мой взгляд, оптимальным выбором для СВБР должно стать смешанное нитридное уран-плутониевое топливо. В этом случае, мы сможем добиться расширенного воспроизводства топлива внутри активной зоны, без бланкета, с коэффициентом воспроизводства выше единицы, что обеспечит топливное самообеспечение реактора после первой загрузки.

И свинец-висмут, и натрий займут свои ниши в атомной энергетике будущего

На сегодняшний день мы считаем, что должна реализовываться следующая концепция. Реакторы БН с натриевым теплоносителем - это реакторы для большой атомной энергетики. Это, например, реакторы БН-800 и большей мощности - 1600 МВт(эл.), 1800 МВт(эл.). Видно, что эти технологии имеют хорошие перспективы и обладают неплохими экономическими показателями. Сейчас мы пытаемся продемонстрировать это на проектах реакторов большой мощности - как мы называем их, БН-Коммерческий. Что касается реакторов со свинцово-висмутовым теплоносителем, то в настоящее время это категория региональной энергетики, способной работать в автономных регионах, не имеющих связи с Единой энергосистемой России. Это энергетика средних мощностей, до 75-100 МВт(эл.), которая будет занимать свою нишу в деле энергоснабжения небольших регионов.

Предлагаю определиться с подходом

Конечно, у свинца есть и отрицательные качества: коррозионная активность (требуется продолжать НИОКР по обоснованию стойкости материалов, соблюдение режима теплоносителя), токсичность, активируемость, высокая температура плавления и худшие теплофизические свойства по отношению к Na. Значимыми являются коррозионная активность и в существенно меньшей мере активируемость. Эти же значимые отрицательные качества имеются у Na, но коррозию в Na научились поддерживать на проектном уровне (именно научились, научно подойдя к этому вопросу!). Уже сейчас ясно, что с этими вопросами на ТЖМТ можно эффективно справиться, имеются экспериментальные данные, что позволит действительно получить РУ нового качества по безопасности и экономичности. И, конечно, требуется доработать проект БРЕСТ-ОД-300 и линию БРЕСТ.

БРЕСТ - инновация или сверхинновация?

Какие новые технические решения по отношению к БН-600 заложены в строящемся БН-800, позволяющие говорить об инновации? Эволюционные улучшения - пассивное срабатывание СУЗ и др. - безусловно есть. Есть и стремление к замыканию топливного цикла. Только последнее не подкреплено новыми конструктивными и технологическими подходами. Если эти решения называть инновациями, то тогда БРЕСТ с высококипящим свинцовым теплоносителем, пассивным к воздействию воды и воздуха, сверхинновационный. Хотя разрабатывается он в рамках использования освоенных материалов и технологий.

Что можно делать, или чего не делать нельзя?

Но у нас нет главного и завершающего - мы не создали замкнутый уран-плутониевый топливный цикл. Если мы не справимся с этой задачей, то строительство быстрых реакторов становится бессмысленным. Теперь можно задуматься о роли таких сверхинновационных проектов быстрых реакторов, как, например, БРЕСТ со свинцовым теплоносителем. У меня возникает естественный вопрос - причём здесь вообще свинец? Есть ли какие-то специфические преимущества свинцового теплоносителя при использовании плутониевого топлива в активной зоне быстрого реактора, которые нельзя получить, ориентируясь только на натриевый теплоноситель?

Развитие атомной отрасли немыслимо без инноваций

Конечно, для серийного производства новых установок требуется новая технологическая база, но для реализации 2-3 блоков этого не нужно. Зато мы получили бы в технологии нечто новое, отсутствующее у наших конкурентов. Кроме того, мы смогли бы дать ответы на принципиальные стратегические и технические вопросы. Наконец, мы восстановили бы и развили нашу научную базу - в то время как при опоре на морально устаревшие проекты мы её неизбежно убьём.