Как атомные технологии четвертого поколения могут изменить будущее энергетики.
Пока гиганты атомной отрасли охотятся по всему миру за природным ураном, запасы которого ограничены, российские ядерщики сделали еще один заметный шаг в сторону создания ядерных технологий будущего – «возобновляемого» ядерного топлива. Разработка относится к реакторам на быстрых нейтронах IV поколения, которые считаются в мире самыми безопасными и энергоэффективными. Рассказываем подробнее о технологиях IV поколения, инновационном ядерном топливе и их влиянии на атомную энергетику в мире.
Согласно классификации МАГАТЭ, IV поколение ядерных энергетических систем предполагает применение технологий, которые отличаются более высокой эффективностью использования топлива, увеличенной безопасностью и сокращением объемов отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). В атомной отрасли разговоры о реакторах IV поколения идут давно. В основе технологии нового поколения лежат реакторы на быстрых нейтронах (БН), которые способны повторно использовать ОЯТ, превращая его в ценный ресурс.
Почему реакторы на быстрых нейтронах захватывают умы ядерщиков и считаются завтрашним днем атомной энергетики? Дело в том, что заметная доля реакторов, используемых на АЭС в промышленных целях, относится к водо-водяным энергетическим реакторам (ВВЭР). Они доказали свою надежность, но перерабатывают небольшую долю топлива, превращая остальную часть в ОЯТ. Реакторы IV поколения могут радикально изменить этот подход. Переработка ОЯТ и превращение его в полноценное ядерное топливо позволяет не только минимизировать объем отходов, но и существенно повысить эффективность использования ценных ресурсов, таких как уран и плутоний. Кроме того, такие реакторы могут «дожигать» высокоактивные отходы, сокращая риски для окружающей среды.
Когда мы говорим о видах топлива нового поколения, здесь нельзя не упомянуть МОКС-топливо и СНУП-топливо, предназначенное для БН-реакторов. Значительного прогресса в разработке БН-реакторов и ядерного топлива для них за последние годы достигли российские ученые. Месяц назад ядерщики «Росатома» объявили о разработке экспериментального ядерного топлива для реакторов нового поколения. Речь идет о технологиях, предназначенных для реактора БН-1200, который в ближайшие годы может стать первым в мире серийным реактором на быстрых нейтронах.
По сообщению Топливного дивизиона Госкорпорации «Росатом», МОКС- и СНУП-топливо, разработанное на Сибирском химическом комбинате, станет основой для реактора БН-1200. Эти разработки являются результатом последовательной многолетней работы и многократных испытаний. К настоящему моменту МОКС и СНУП-топливо российской разработки уже прошли успешные испытания в предыдущих проектах. Так, серийные ТВС МОКС-топлива впервые были загружены в реактор БН-800 в 2020 году и успешно прошли испытания, а экспериментальные ТВС со СНУП-топливом тестируются в реакторе БН-600 с 2014 года. Новые топливные кассеты со СНУП- и МОКС-топливом пройдут цикл испытаний в реакторе БН-600 на Белоярской АЭС. Загрузка нового вида топлива в активную зону запланирована на 2025 год, а начало строительства реактора БН-1200 намечено на 2027 год.
Топливные разработки для реактора БН-1200 прокомментировал Александр Угрюмов, старший вице-президент по научно-технической деятельности АО «ТВЭЛ» (Топливный дивизион Госкорпорации «Росатом»):
«Реактор БН-1200 спроектирован для использования любого из двух возможных видов топлива – СНУП и МОКС. По традиционному МОКС-топливу уже накоплен значительный опыт его производства и эксплуатации, а высокоплотное СНУП-топливо привлекательно дополнительными нейтронно-физическими преимуществами, которые могут быть востребованы в перспективе. Сейчас ведутся интенсивные работы по обоснованию выбора проекта активной зоны на базе комплексной оценки по множеству различных параметров», – отметил Александр Угрюмов.
Разработкой реакторов IV поколения занимаются не только в России. Заметными игроками на этом поле являются Франция, Китай, США. Однако разработки российских ядерщиков выделяются за счет сочетания научных решений и накопленного реального опыта эксплуатации реакторов на быстрых нейтронах на примере БН-600 и БН-800, установленных на Белоярской АЭС в Свердловской области. К слову, Белоярская АЭС вошла в мировую историю атомной энергетики как АЭС, на которой был установлен первый в мире промышленный энергоблок БН-600, успешно эксплуатируемый с 1980 года. Большинство похожих проектов других стран пока остаются в рамках экспериментальных.
Почему это важно для атомной отрасли? По мнению экспертов, реакторы IV поколения могут изменить ход игры в атомной энергетике. Среди привлекательных преимуществ и перспектив – возможность повторно перерабатывать ядерное топливо, что позволит снизить зависимость от добычи природного урана. Кроме того, эти технологии открывают дорогу к замкнутому ядерному топливному циклу, о котором мечтают энергетики мира, где топливо перерабатывается и используется бесконечное количество циклов.
