Двухкомпонентная система

AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 09.10.2016

В Вене с 26 по 30 сентября 2016 года прошла 60-ая сессия генеральной конференции МАГАТЭ. Во время сессии был организован круглый стол по теме "Быстрые реакторы как основа будущего решения проблемы ОЯТ" (ведущий - В.А.Першуков).

Проблемы и решение

Есть множество способов включения быстрых реакторов в структуру атомной энергетики. Один из наиболее предпочтительных, если не самый предпочтительный - формирование двухкомпонентной системы, в которой одновременно будут работать как тепловые, так и быстрые реакторы.

Но и двухкомпонентную систему можно обустроить по-разному. Возможности повышения коммерческого потенциала технологий ВВЭР в замкнутом топливном цикле двухкомпонентной энергетики рассмотрел в докладе на круглом столе Владимир ТРОЯНОВ ("Росэнергоатом").

На сегодняшний день, реакторы на тепловых нейтронах, действующие в мире, обеспечены ресурсами урана и производственными мощностями ЯТЦ. Опыт их эксплуатации огромен, их технологии отработаны и доведены практически до совершенства, уровень их безопасности высокий и высочайший.

Абсолютное большинство новых энергоблоков, строящихся сегодня в мире - это легководные тепловые реакторы, PWR и ВВЭР. С учётом заявляемых сроков службы блоков и возможностей по их продлению можно смело говорить о том, что до конца XXI века атомная энергетика сохранит в качестве своей базы тепловые реакторы.

Однако у современной атомной энергетики остались проблемы. Если человечество намерено наращивать атомный парк, то для этого необходимо повысить его конкурентоспособность по капитальным и эксплуатационным затратам, причём в обязательном порядке с учётом обращения с ОЯТ и РАО.

Кроме того, увеличение ядерных мощностей неизбежно повлечёт за собой удорожание природного урана и потребует повышения эффективности его сжигания.

Кардинальным решением для обеих проблем станет двухкомпонентная система, которая, по мнению докладчика, может выглядеть следующим образом.

Двухкомпонентная ядерная энергетическая система.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

Двухкомпонентная система

В предлагаемой двухкомпонентной системе одним из ключевых моментов является переработка ОЯТ легководных (тепловых) реакторов, после которой выделенные плутоний и младшие актиниды направляются в быстрый реактор для выжигания.

Быстрый реактор в подобной системе решает следующие задачи:

      - производит 1200 МВт(э) электроэнергии;

      - производит ядерные материалы для изготовления топлива для себя и легководных реакторов;

      - играет роль чистильщика от младших актинидов, которые в предложенной системе не покидают топливный цикл.

Типовая, или элементарная ячейка двухкомпонентной системы состоит из трёх блоков - двух блоков с ВВЭР и одного блока с быстрым реактором типа БН-1200. Из таких ячеек собирается весь атомный парк.

Загрузка легководных реакторов в ячейке гибридная, состоящая как из MOX-топлива, так и из топлива из свежего обогащённого оксида урана.

Если бы ячейка состояла из одного БН-1200, то ей на вход для подпитки потребовался бы только обеднённый уран, но из-за гибридной загрузки ВВЭР на вход будет подаваться ещё и обогащённый уран (точнее, ТВС с таким топливом).

На выходе из ячейки мы будем получать остеклованные ВАО и некоторое количество регенерата урана, покидающего замкнутый топливный цикл.

Одно- и двухпродуктовые модели

Следующий вопрос, затронутый докладчиком - какой или какие типы топлива необходимо выбрать для двухкомпонентной системы?

С большой уверенностью можно предположить, что легководные реакторы сохранят приверженность оксидному топливу, будь то UO₂ или MOX. Соответственно, именно это топливо и будет использоваться в тепловой части двухкомпонентной системы.

По быстрым реакторам такого единодушия не наблюдается. Часть специалистов выступает за переход на плотное топливо - металл, карбид, нитрид. Другая часть ориентируется на MOX.

Модель с использованием MOX-топлива и для тепловых, и для быстрых реакторов можно назвать однопродуктовой, а модель с MOX для тепловых и плотным топливом для быстрых - двухпродуктовой.

В двухкомпонентной системе двухпродуктовая модель гораздо более сложна в технологическом плане и проигрывает в экономике.

Стоимость производств ЗЯТЦ монотонно снижается при увеличении объёмов производства - показатель степени удельной стоимости ЗЯТЦ при изменении объёмов производства близок к ½. Сумма двух различных производств будет заведомо дороже одного производства удвоенной мощности.

Технология переработки и фабрикации плотного топлива дороже, чем МОХ-топлива.

Развитие технологий плотного топлива (в том числе, российского СНУП) пока не вышло на глубины выгораний, достигнутые на MOX-топливе. Как следствие, количество перерабатываемого плотного топлива будет выше, чем для варианта с MOX-топливом для быстрых реакторов. Это негативно скажется на суммарных затратах на ЗЯТЦ.

Сравнение одно- и двухпродуктовой моделей в двухкомпонентной системе.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

Организация работы в двухкомпонентной системе для зарубежных потребителей

Главный принцип, закладываемый в работу двухкомпонентной системы - зарубежный потребитель должен иметь возможность избавления от необходимости решения проблем ЗЯТЦ.

Это прежде всего касается тех потребителей (стран), кто располагает ограниченным числом энергоблоков и не планирует создавать полномасштабную атомную отрасль.

В этом случае потребителю в пользование может быть предложен только блок с ВВЭР-1200 в совокупности с услугами по поставкам топлива на протяжении всего жизненного цикла. А весь ЗЯТЦ, энергоблок с БН-1200 и часть блоков с ВВЭР-1200 при этом находятся на территории поставщика технологий.

Вариант со строительством блока с БН-1200 на территории потребителя может быть рассмотрен, но в этом случае необходимо аккуратно решить все вопросы, касающиеся нераспространения.

Разделение ответственности в двухкомпонентной системе
между поставщиком и зарубежным потребителем.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

Структура системы и балансы

Структуру и материальные балансы двухкомпонентной системы докладчик показал на примере элементарной ячейки, состоящей из одного блока с БН-1200, одного блока с ВВЭР-1200 в России и одного блока с ВВЭР-1200 на территории зарубежного потребителя.

Плутоний, нарабатываемый в ВВЭР и имеющий неблагоприятный состав, направляется в качестве топлива в БН-1200. Туда же направляются младшие актиниды на выжигание.

Избыточный плутоний из БН-1200, имеющий более благоприятный изотопный состав, направляется для изготовления MOX-топлива подпитки для ВВЭР. Приблизительный баланс достигается при 50%-ной загрузке МОХ-топливом одного из ВВЭР-1200.

При такой схеме организации ЗЯТЦ происходит снижение в два раза потребляемого природного урана и работы разделения.

Структура и установившиеся материальные балансы элементарной ячейки системы.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

Ключевые события российской программы по реализации ЗЯТЦ

Докладчик перечислил планируемые ключевые события российской программы по замыканию топливного цикла.

Ключевые события

2019		100% MOX в БН-800
2020		Начало вовлечения Np в гомогенное топливо
2023		Начало гетерогенного выжигания МА
2018		Начало переработки ВВЭР-1000 UOX
2024		Начало коммерческой переработки ОЯТ MOX
2024		Начало рецикла Pu
2027		Ввод в эксплуатацию БН-1200
2029		Создание прототипа ЗЯТЦ

Итоговые принципы оказания услуг потребителям двухкомпонентной системы

В завершение доклада, Владимир Троянов перечислил итоговые принципы оказания услуг зарубежным потребителям двухкомпонентной системы.

      - не обременять потребителей проблемой изготовления свежего топлива и обращением с ОЯТ;

      - решать проблемы ЗЯТЦ за потребителей, предоставляя им комплекс услуг по обслуживанию АЭС за рубежом;

      - топливо предоставлять в лизинг в течение всего жизненного цикла;

      - повысить экологическую приемлемость атомной энергетики за счёт использования современных технологий обращения с РАО и сжигания МА.

Ключевые слова: Быстрые натриевые реакторы, МАГАТЭ, Владимир Троянов, Статьи

---

Другие новости:

Расходы, вызванные аварией на Фукусиме, достигнут в Японии 145 млрд долларов

Сумма учитывает выплату компенсаций.

РФ приостанавливает сотрудничество с США в разработках в ядерной и энергетической сферах

Соответствующий документ опубликован на сайте кабмина.

Береговые сооружения плавучей АЭС в Певеке сдадут в октябре 2019 года

Работы будут вестись круглый год до морозов минус 35 градусов.

---

---

---

---

Поиск по сайту: