АЭС: Перспективы развития двухкомпонентных ядерно-энергетических систем

Аватар пользователя Кот Баюн

На вопросы электронного издания AtomInfo.Ru отвечает руководитель проектного офиса "Новая платформа" АО "Концерн Росэнергоатом" Михаил БАКАНОВ.

Преимущества двухкомпонентности

Михаил Васильевич, в последнее время много говорится о двухкомпонентной ядерно-энергетической системе. В чём заключаются её преимущества?

Атомная энергетика в нашей стране и в мире в целом сегодня базируется на однокомпонентной системе, основанной на реакторах с тепловыми нейтронами (ВВЭР, LWR, РБМК и другие).

Тепловые реакторы отличаются низкой эффективностью (около 1%) использования энергии природного урана. Кроме того, при их эксплуатации образуется значительное количество высокоактивных отходов в ОЯТ.

Эти проблемы ставят под вопрос перспективы дальнейшего развития атомной энергетики. Так, по некоторым прогнозам в нашей стране уже в этом веке могут иссякнуть запасы урана, добываемые по экономически приемлемым ценам.

Обеспечить атомную энергетику топливом на длительный (сотни или тысячи лет) срок и ограничить или полностью прекратить накопление ОЯТ возможно в рамках двухкомпонентной системы, которая предусматривает встраивание в существующий парк АЭС быстрых реакторов и замыкание топливного цикла.

 

Для отечественной атомной отрасли наличие быстрых реакторов позволит также повысить коммерческий потенциал. Имея их и замкнутый топливный цикл, мы сможем поставлять блоки с ВВЭР на экспорт "в чистом виде", забирая у иностранных заказчиков облучённое топливо и возвращая его в топливный цикл.

В мире на сегодняшний день не решена проблема со скопившимися за всё время существования атомной энергетики ОЯТ. Это огромный рынок, и при двухкомпонентной системе мы сможем на него выйти - причём забирать иностранное ОЯТ к себе не для хранения, а для переработки и выделения из него ценных материалов, то есть оказывать высокотехнологичную услугу.

На мой взгляд, вопрос о том, переходить ли от однокомпонентной к двухкомпонентной системе, не стоит. Отвечать нужно на вопрос "Когда именно и как именно это требуется сделать?".

А если пойти по французскому пути, то есть загружать в тепловые реакторы MOКС-топливо?

Такие работы в концерне ведутся, есть программа по РЕМИКС-топливу. Проблема в том, что и РЕМИКС-сборки могут выдержать в ВВЭР только один цикл, после чего попадают в отходы.

Большого выигрыша мы таким путём не получим. Общее количество высокоактивных отходов после широкого внедрения РЕМИКС-топлива может сократиться максимум процентов на двадцать. Не забудьте также, что каждая подгрузка РЕМИКС-топлива требует свежего обогащённого урана, причём с высоким обогащением.

Поэтому я уверен в безальтернативности перехода к двухкомпонентной системе ядерной энергетики. Только она способна решить проблемы топливообеспечения и отходов, а также существенно повысить коммерческий потенциал отрасли.

Требования к системе

Какие требования должны выдвигаться к двухкомпонентной системе?

Есть разные точки зрения. Например, подход, при котором быстрые реакторы не встраиваются в систему, а идут на замену тепловым реакторам. Новые блоки с ВВЭР, начиная с определённого момента, перестают строиться, действующие блоки дорабатывают свой ресурс и закрываются, и постепенно мы приходим к быстрой атомной энергетике.

В этом случае основное, главное требование должно быть сформулировано так - если быстрые реакторы замещают тепловые, то они (вместе со своим топливным циклом!) должны быть более экономически эффективными..

Это задача, решить которую очень трудно.

Но есть другой подход. Не надо выдвигать требования экономической конкурентоспособности к быстрым реакторам, будь то БН или какой-то иной проект. Быстрые реакторы должны быть элементом, составной частью системы, и, поэтому, именно от системы в целом нужно добиваться конкурентоспособности по отношению к иным источникам энергии.

Конечно, проекты БН можно и нужно развивать и улучшать. Есть резервы для их удешевления. Это неудивительно, если вспомнить, что ни БН-600, ни БН-800 не рассматривались как серийные аппараты. Но нет смысла требовать конкурентоспособности от блоков с коммерческими БН самих по себе, так как они должны стать элементом системы БН+ВВЭР.

И ВВЭР в такой системе потребуется новый, отличный от тех блоков, что мы эксплуатируем сейчас. Нужно улучшить его способности по топливоиспользованию и приспособить его к работе на МОКС-топливе.

Использование МОКС-топлива в ВВЭР - обязательное требование к двухкомпонентной системе. Без перевода (хотя бы частичного) на МОКС-топливо блоки с ВВЭР продолжат работать на обогащённом уране, и эффект от двухкомпонентности будет нивелирован.

Немаловажно и то, что ВВЭРы далеко опередили любой другой реакторный проект по возможностям маневрирования мощностью. Реакторы БН в этом отношении более ограничены, поскольку топливо в них работает в более напряжённых условиях и переменные нагрузки оно может не выдержать. Соответственно, за ВВЭР в двухкомпонентной системе нужно сохранить решение задач по манёвренности.

Быстрым реакторам в системе БН+ВВЭР должны обеспечить максимально возможный КВ, поскольку одна из их задач - снабжать ВВЭРы топливом. Чем выше КВ быстрого реактора, тем больше блоков с ВВЭР будет приходиться на один блок с БН.

Кроме того, БН нужно сделать всеядным по отношению к любому возможному изотопному составу загружаемого в него топлива. Он должен быть способен потреблять и собственный плутоний с "хорошим" изотопным составом, и плутоний из ОЯТ ВВЭР, в котором делящихся изотопов меньше. В обязательном порядке БН должен быть приспособлен к дожиганию минорных актинидов.

Всё это можно сделать. Более того, проект БН-1200 проектируется под все перечисленные задачи.

Немаловажно, какое топливо должно использоваться в системе БН+ВВЭР. Оно может быть оксидным или более плотным (нитридным, металлическим, карбидным). С точки зрения физики, для быстрых реакторов лучше всего использовать плотное топливо. Его создать можно (и нужно), обеспечив приемлемые, относительно оксидного топлива, параметры энерговыработки и эксплуатационной надёжности.

На сегодняшний день наиболее предпочтительным топливом для двухкомпонентной системы представляется оксидное. Оно имеет референтность и хорошие показатели, и мы понимаем, как эти показатели улучшать. Немаловажно и то, что МОКС-топливо может работать как в быстрых, так и в тепловых реакторах.

Естественно, должны также быть все необходимые топливные производства - фабрикация МОКС-топлива, переработка ОЯТ и компактизация отходов. В системе БН+ВВЭР целесообразно реализовывать централизованные, а не пристанционные топливные производства. И подходящие площадки в "Росатоме" для этого уже имеются.

Михаил Васильевич, Вы говорите о системе БН+ВВЭР. Но чем плоха система БН+БР? В ней есть БНы, которые отвечают за расширенное воспроизводство топлива, и БРы с КВа=1, "хранящие" переданное им топливо. Ведь даже новые, усовершенствованные ВВЭР будут топливо потреблять, в отличие от БР.

На МНТК-2018 система БН+БР рассматривалась в докладе Андрея Гулевича среди других возможных систем.

Я не утверждаю, что такая система плоха. Но нужно отдавать себе отчёт в том, что БРы или какие-то иные быстрые реакторы, претендующие на место ВВЭР в двухкомпонентной системе, обязательно должны быть с ними конкурентоспособны.

Если БР сумеет превзойти ВВЭР, то почему бы и нет? Да, действительно, у БР есть свои теоретические преимущества - они проще в управлении, например, и безопаснее, чем ВВЭР.

Но эти и другие потенциальные преимущества должны быть доказаны на практике - в железе или, если хотите, на рынке. Будет это выполнено - можно строить планы будущей атомной энергетики с их участием.

Первоочередные задачи

Какой Вы видите структуру двухкомпонентной системы?

Частично я уже ответил на этот вопрос - это система БН+ВВЭР с MOКС-топливом и централизованным топливным циклом.

По количественному соотношению быстрых и тепловых реакторов есть разные оценки в зависимости от стратегии развития атомной энергетики в целом..

В ряде системных исследований предлагается иметь один БН (с КВ=1,2) на два ВВЭР. Теоретически может быть создан БН с КВ=1,5. Такой быстрый реактор возьмёт на себя обслуживание по топливу не два ВВЭР, а три.

Допустим, "Росатом" возьмётся перерабатыывать зарубежный ОЯТ. В этом случае соотношение изменится в сторону быстрых реакторов.

Какие первоочередные задачи должна решить российская атомная отрасль на пути перехода к двухкомпонентной системе?

Наша страна - единственная в мире, где для создания двухкомпонентной системы в той или иной степени есть всё необходимое. Главное - не опоздать, учитывая стремительное движение в этом направлении Китая, например.

Как я уже сказал, переход к такой системе неизбежен. Всё зависит сейчас от принятия конкретных решений и от прогнозов специалистов по ресурсам урана.

Начинать переход, несомненно, нужно с ключевого звена двухкомпонентной системы - серийного быстрого реактора БН-1200.

Мы делали оценки времени, которое потребуется на формирование первого звена двухкомпонентной системы. Результат, который мы получили - минимум 30 лет.

Складывается он из следующих основных вех. На доведение проекта и строительство головного блока с БН-1200 уйдёт примерно 10 лет. На получение первой партии МОКС-топлива из БН-1200 понадобится ещё примерно 10 лет (кампания в реакторе, выдержка и переработка). Загрузка этой партии в ВВЭР, облучение, выдержка, постреакторные исследования для лицензирования для широкого внедрения - ещё столько же.

Получается, что полностью вся технология двухкомпонентной системы будет отработана примерно к 2050 году (при условии, что мы начнём сейчас).

Спасибо, Михаил Васильевич, за интервью для AtomInfo.Ru.

Авторство: 
Копия чужих материалов
Комментарий автора: 

Флуд, треп и срач модерируется

Комментарии

Скрытый комментарий Herz (c обсуждением)
Аватар пользователя Herz
Herz(11 лет 7 месяцев)

Начинать переход, несомненно, нужно с ключевого звена двухкомпонентной системы - серийного быстрого реактора БН-1200.

Мы делали оценки времени, которое потребуется на формирование первого звена двухкомпонентной системы. Результат, который мы получили - минимум 30 лет.

...

Получается, что полностью вся технология двухкомпонентной системы будет отработана примерно к 2050 году (при условии, что мы начнём сейчас)

Засим откланиваюсь, считаю доклад завершенным ТЧК 

Комментарий администрации:  
*** Отключен (знакомьтесь - зеленый пиарщик, коронавирусный хайпожор и систематический дезинформатор) ***
Аватар пользователя Кот Баюн
Кот Баюн(11 лет 5 месяцев)

Быстро только кошки родятся. Считаю Ваш комментарий неинформативным.

Аватар пользователя Herz
Herz(11 лет 7 месяцев)

Быстро только кошки родятся. Считаю Ваш комментарий неинформативным.

Ну конечно 30 лет, чтобы поиграться это вообще не срок, даже внукам нынеших окадемиков не хватит попилить бабосики.

Всё что не совпадает с курсом партии и правительства неинформативно. Понимаю.

Комментарий администрации:  
*** Отключен (знакомьтесь - зеленый пиарщик, коронавирусный хайпожор и систематический дезинформатор) ***
Скрытый комментарий gerasimenko-vla (без обсуждения)
Аватар пользователя gerasimenko-vla
gerasimenko-vla(9 лет 4 месяца)

атомный реактор первый довольно быстро появился,  а зптеми уже ядерная бомба:)))  

Вопрос  во Власти!!  Вот смотри, обеспечение власти держится на видимых и невидимых потоках денег. Но сами по себе потоки денег , без силовой поддержки, ничто в глобальном понимании власти.  Силу поддерживает физическая энергия, которую берут из недр земли в виде  углеводородов.. Именно контроль добычи углеводородов через деньги  , обеспечивает власть, поскольку пока есть сила (энергия)  найдутся глупцы, которые будут продавать себя за энергию в виде бала. ЧВК тому пример  и публичные политики разных мастей.

  Никак нельзя допустить Власти прехода на ядерный цикл обеспечения, пока не решена проблема тотальной цифровизации населения для полного контроля масс.

 Но тут вступает в действие ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЙ ЗАПРЕТ на развитие Власти   . Это то, что тотальная цифровизация= тотальному оболваниванию, а ядерный цикл без Знающих людей не только не может создаться, он не может поддерживаться технологически в более менее длительном промежутке (лет 100)  , поскольку оболванивание через цифровизацию  приводит к появлению людей, горизонт планирования которых не больше одного дня, или промежутка между твитами!

 Сама по себе Власть является заразной болезнью цивилизаций со смертельным исходом:)))  причём если естественная смерть человека есть благо, поскольку он оставляет место  и время для развития своим потомкам, то смерть империй  и цивилизаций, оставляет после себя пустыни и разрушенные планеты.

  ДУмать шире надо, а иначе ты не думаешь, а выражаешь свои хотелки!

Комментарий администрации:  
*** Если ребёнок родился с браком - родителям следует положить ладонь на рот и нос, и с любовью разьединить душу и тело (с) ***
Аватар пользователя Herz
Herz(11 лет 7 месяцев)

Замыкание ядерного топливного цикла и быстрые реакторы

http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=7969

Сама статья урапатриотична, как и эта, но наибольший интерес представляют комментарии к ней. 

Например

Re: Замыкание ядерного топливного цикла и быстрые реакторы  15/04/2018
Комментаторам «не химикам». 
Для этого недостаточно салфетки и логарифмической линейки. Для этого мало даже суперкомпьютера. Для эффективного лечения нужны знания физхимии, черной и цветной металлургии, технологий особо чистых материалов, радиохимии. Ни одно из предложений физиков химики не воспринимают как адекватное. 
Если вы предлагаете создавать рядом с реактором радиохимический комплекс, то будьте любезны, хотя бы выучить химические термины и ознакомьтесь с перечнем доступных технологий. 
Возможно, вам удастся избежать аварии на РУ (хотя ваши в разных странах коллеги постоянно их совершают). 
Если предлагаете радиохимию для ОЯТ - рассчитайте ЯБ на химических переработках в аппаратах, трубопроводах, хранилищах, фильтрах, отходах. Посчитайте кратность очисток перед сбросами в окружающую среду. 
Последний раз цифру 0,1 грамм (для радия) в литературе упоминают только в контексте с супругами Кюри. В 1926 году МЗРК установила летальную дозу в 10 мКи. Сегодня безопасная доза для радия (легкие и желудок одинаково) 100 Бк в год, для плутония при приеме пищи в 10 раз больше, а при вдыхании в 5 раз меньше. 
На объектах РТ суточный выброс в атмосферу не должен превышать 1 мКи в сутки, при этом он разбавляется трубой высотой 150 м в миллион раз. 10 мКи (370 000 000 Бк, 37 мг реакторного плутония) – это летальная доза в течение одной смены в 6 часов, начало 1 класса работ. Человек же рассчитывает прожить хотя бы до пенсии, так что предельно допустимое годовое поступление не более 20 Бк.  Реактор выбрасывает активность десятки и сотни Ки в сутки, но это очень короткоживущие изотопы, через сутки ничего не остается. Плутоний остается на десятки тысяч лет. 
Предлагаю физикам, ничего не говорить о том, чего не знаешь. Если вы предлагаете перерабатывать ОЯТ, то должны формулировать вопрос следующим образом:
- Сможете ли Вы, уважаемый профессор химии, переработать за год 700 тонн российского ОЯТ (ВВЭР, РБМК, БН-800) с выдержкой 10 лет за 3 миллиарда долларов?
- За указанную сумму это можно было сделать тогда, когда доллар стоил 64 копейки, и когда перерабатывалось 120 тонн облученного урана в год. После этого еще 50 лет пришлось реабилитировать территории. 

Дементий Башкиров

Сейчас о пристанционной переработке разговоры поутихли, остальное всё в силе. Переработка стоит ацких денек и наносит ацкий вред экологии.

Комментарий администрации:  
*** Отключен (знакомьтесь - зеленый пиарщик, коронавирусный хайпожор и систематический дезинформатор) ***
Аватар пользователя Кот Баюн
Кот Баюн(11 лет 5 месяцев)

А кто такой Дементий Башкиров?

Здесь предлагается интервью со специалистом Росатома, ведущим данное направление. Разумно предположить, что его компетенция не ниже, чем некого анонимного "Радиохимика-практика".

Скрытый комментарий Herz (c обсуждением)
Аватар пользователя Herz
Herz(11 лет 7 месяцев)

Здесь предлагается интервью со специалистом Росатома, ведущим данное направление. Разумно предположить, что

Разумно предположить, что этот специалист Росатома кровно заинтересован в финансировании работ своего направления, а на экологические и прочие издержки ему, мягко говоря, насрать!

 

PS Поиск выявил, что данный комментарий получил развитие

[05/10/2017]     Особое мнение нашего комментатора Дементия Башкирова

http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=7679

кратко


Атомная энергетика в России должна быть планомерно свернута до нуля – сегодня это приоритетная задача для атомной отрасли

оттуда же

Самовыжигание топлива, в том числе с помощью ЗЯТЦ – это утопия. Только внешний поток нейтронов с энергией выше 10 МэВ позволит реализовать гипотезу безотходного производства атомного квтч. 

привет, Острецов!!! )))

Большинство апологетов быстрой энергетики, или вообще приверженцев атомной энергетики 20-го века, отводили атомной энергии роль промежуточной технологии, которая будет существовать до тех пор, пока человечество не освоит способы получения электроэнергии из термоядерного синтеза. Этому процессу освоения «вечной» технологии отводили 300, 1000 и более лет.

Сегодня, спустя 78 лет с даты открытия реакции деления урана, человечество нашло дешевый и безопасный способ превращения термоядерной реакции в электроэнергию. Фотовольтаика с КПД более 5% и есть та технология, которую наши деды считали вечной, которая сделает атомную энергию невостребованной. Продаваемые сегодня панели имеют КПД 23%, передовые преобразователи – выше 70%. Солнечная панель преобразует энергию квантов солнечного света, которые образовались при синтезе гелия из четырех ядер водорода, в электричество. Этот источник электроэнергии – первый в истории человечества преобразователь термоядерной энергии в электрическую, не имеющий движущихся частей. Этот источник, доступный сегодня для любого человека, на три с половиной порядка мощнее, и на шесть порядков более длительный, чем атомная энергия. Это революция в энергетике, по масштабам на 9 порядков более значимая, чем создание АЭС.

Вот такой внезапный поворот. Солнышко(термояд) - ВИЭ

Так кто же такой этот выскочка практикант Дементий Башкиров?

Как специалист в области водной и пирохимической радиохимии, как изготовитель экспериментального топлива из урана, нептуния, плутония, америция и кюрия для реакторов на быстрых и промежуточных нейтронах, предлагаю не заниматься переработкой ОЯТ, а считать приоритетной задачей Росатома – разработку методов и способов окончательного захоронения ОЯТ энергетических реакторов непосредственно в виде ОТВС. 

Атомная энергетика должна быть планомерно свернута до нуля.                

ТЧК 

Комментарий администрации:  
*** Отключен (знакомьтесь - зеленый пиарщик, коронавирусный хайпожор и систематический дезинформатор) ***
Аватар пользователя Кот Баюн
Кот Баюн(11 лет 5 месяцев)

Жаль, что мы так и не узнали , кто такой Дементий Башкиров, особое мнение которого и есть Ваш единственный аргумент.

Аватар пользователя Herz
Herz(11 лет 7 месяцев)

кто такой Дементий Башкиров, особое мнение которого и есть Ваш единственный аргумент 

Он просто четко выразил мнение определенного круга специалистов ядерщиков и последующее обсуждение на профильных ресурсах говорит, что его точка зрения разделяется очень многими.

Пропаганда росатого многим выела моск. А то, что это бездонная кормушка, по сравнению с которой субсидии ВИЭ и термояд ничто тупо игнорируется.

Кстати, г-н Анпилогов (Already Yet) невольно сослужил очень плохую службу, развернув популярную компанию в пользу атома в интернет. Умы не склонные к критическому анализу сожрали эту какашку и бросились распространять, в том числе и на АШ.

Есть прелестное интервью с Острецовым на эту тему с Анпилоговым ;)
https://www.youtube.com/watch?v=z20F6To9tzM

Комментарий администрации:  
*** Отключен (знакомьтесь - зеленый пиарщик, коронавирусный хайпожор и систематический дезинформатор) ***
Аватар пользователя Столбов Сергей
Столбов Сергей(5 лет 10 месяцев)

Надо переходить на Ядерную энергетику с внутренним топливным циклом и высокой глубиной выгорания топлива.    http://sci-article.ru/stat.php?i=1422805510  и на Термоядерные реакторы с внутренним каталитическим циклом. http://sci-article.ru/stat.php?i=1418333672 . Базовый эксперимент показавший возможность и эффективность Замедляюще фокусирущих структур. необходимых для реализации этих подходов прошел недавно в Томске.

Аватар пользователя vutshim
vutshim(11 лет 9 месяцев)

В ряде системных исследований предлагается иметь один БН (с КВ=1,2) на два ВВЭР. Теоретически может быть создан БН с КВ=1,5. Такой быстрый реактор возьмёт на себя обслуживание по топливу не два ВВЭР, а три.

Мы делали оценки времени, которое потребуется на формирование первого звена двухкомпонентной системы. Результат, который мы получили - минимум 30 лет.

Увы, увы. Судя по цифрам на закрытый цикл мы не выйдем никогда в текущих количествах производства энергии на АЭС. 

В настоящее время тридцать одна страна мира получает энергию с помощью 192-х атомных электростанций. На этих станцияхэксплуатируется 438 энергоблоков. 

Т.е. нам надо успеть построитьь минимум 100 БН станций, что несколько многовато.

Может быть решение лежит в другом месте? Например через ториевый ядерный цикл.

Комментарий администрации:  
*** Уличен в жидких набросах ***