В России стартовала реализация уникального проекта в области энергетики. В Томской области начато строительство опытно-демонстрационного энергоблока под названием БРЕСТ-300-ОД с реактором на быстрых нейтронах, использующим свинцовый теплоноситель. По факту нашу «страна-бензоколонка» приступила к созданию технологии замкнутого ядерного цикла. Как же такое стало возможным, и что это означает для отечественной и мировой энергетики?
При всем уважении к модной нынче «зеленой» энергетике, полностью заменить собой традиционную она не в состоянии. Последняя тоже не является панацеей, поскольку запасы ископаемого топлива для нее (угля, газа, нефти) являются исчерпаемыми. Хорошие перспективы имеются у ядерной энергетики с привычными реакторами на тепловых нейтронах, но для их работы также требуется редкий и дорогой уран U-235. Однако есть вариант с так называемым «замкнутым топливным циклом», где ставка делается на реакторы на быстрых нейтронах, которые могут перерабатывать природный U-238 и торий. Что же это за технология такая, и почему будущее именно за ней?
Во время работы обычного ядерного реактора тяжелое ядро урана, плутония или тория при делении выпускает несколько «лишних» нейтронов, что приводит к эффекту наведенной радиоактивности. В российских ВВЭР это ведет к накоплению в водяном носителе трития, тяжелого изотопа водорода. После этого его приходится выделять путем сложных и дорогостоящих манипуляций. Новый перспективный отечественный реактор БРЕСТ на быстрых нейтронах решает одновременно множество проблем.
Во-первых, в качестве носителя используется не вода, а жидкий свинец, циркулирующий при температуре в 1751 °C. Большим преимуществом расплавленного металла является то, что он практически не поглощает нейтроны и не набирает наведенную радиоактивность. Как известно, свинец – это очень радиационно стойкий элемент. При этом он химически пассивен при контакте с воздухом или водой, поэтому исключены возможные взрывы при нештатной разгерметизации контура реактора. Это чрезвычайно важно для безопасности современной ядерной энергетики. Даже если реактор будет поврежден и рабочий носитель выйдет наружу, он просто медленно вытечет, охладится и застынет, сам собой закупорив повреждение во внешнем контуре. Никаких радиационных ужасов, вроде катастрофы на Чернобыльской АЭС, уже не будет.
Во-вторых, новый реактор сможет работать на водном паре, имеющем температуру до 600 °C. По сравнению с обычными ВВЭР, имеющими критическую отметку в 374 °C, это придаст дополнительный коэффициент полезного действия, который сможет достигнуть невероятных 40-45%. В перспективе КПД может вырасти еще больше, если вместо паровой турбины к реактору будет подключена газовая турбина с замкнутым циклом.
В-третьих, реакторы на быстрых нейтронах, благодаря особенностям своей конструкции, сами воспроизводят ядерное топливо. Внутри БРЕСТ уран-238 будет поглощать свободные нейтроны и превращаться в изотоп другого химического элемента – в плутоний-239. А это, к слову, начинка для ядерного оружия. При оптимальных условиях при делении одного ядра урана-235 можно будет получить 1,25 ядра нового оружейного плутония-239 из урана-238. Это означает, что при каждом рабочем цикле реактора на быстрых нейтронах внутри него образуется до 20-25% нового делящегося материала. Звучит фантастически.
Заметим, что Российская Федерация в области подобных передовых энергетических технологий реально находится впереди планеты всей. Ни США, ни Франция, ни Япония, начав эксперименты с жидким натрием в качестве носителя в реакторах на быстрых нейтронах, так и не смогли добиться их устойчивой работы. В СССР еще в 1968 году был осуществлен запуск БОР-60, реактора на быстрых нейтронах мощностью в 60 Мегаватт, и он успешно работает по сей день. Срок его эксплуатации продлен до 2025 года. Реактор следующего поколения БН-600 был запущен в Свердловской области в 1980 году, и он по-прежнему функционирует. Его мощность составляет 600 Мегаватт, для сравнения, у экспериментального китайского CEFR (China Experimental Fast Reactor), запущенного в 2010 году, этот показатель составляет 45 Мегаватт. Самый свежий уже российский реактор на быстрых нейтронах БН-800 был запущен в строй в 2015 году на все той же Белоярской АЭС. Помимо промышленного назначения, ядерная установка, использующая натриевый теплоноситель, послужила платформой для обкатки передовых технологий.
И вот на их основе под Томском начато сооружение опытно-демонстрационного энергоблока БРЕСТ-300-ОД со свинцовым носителем. Помимо самого реактора, в рамках одного комплекса будут построены завод по сборке топливных элементов, а также завод по переработке отработанного топлива. В перспективе получается практически замкнутый ядерный топливный цикл. Неплохо для «страны-бензоколонки».
- Автор: Сергей Маржецкий
Комментарии
Реакторы на быстрых нейтронах, все же, а не на быстрых турбинах. Хотя турбины тоже бывают быстрыми :)
В моём городке был запущен первый в мире опытно-промышленный реактор БН-350.
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%9D-350
Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.
Лаврентий Палыч Берия ядерную энергетику курировал, вот Россия и оказалась впереди планеты всей.
Бензоколонка - это судьба. Даже если мы освоим термояд - эта дешёвая энергия будет использована для синтеза углеводородов (закончившихся в будущем) - из углерода углекислого газа и водорода воды.
Вариант. :)
Исправить бы...
Исправил, но в комментах видно что эта гуманитарная оговорка там не одна.
Комментарий об администрации:*** Повод для хамства Алексу подарили родители ***
И чего это вы в
шабатсубботу вызверились на человека? Статья не в специализированном реферированном журнале. Она и не претендует на технические точности, она - популяризирует.А о том, будет ли прорыв, будет ли провал, об этом будут судить, наверно, будущие поколения в будущем и в будущих условий. Даже если "не взлетит", а большинство "проектов" не взлетают или летают очень низко и медленно, это - тоже результат. Помнится, лет тде-то 30 назад, нам обещали что вот-вот и создадут керамические двигатели для авто, распевали какие у них будут замечательные качества. И ведь - создали. Опробовали. И отказались. Говорят - жутко дорогое удовольствие, не знаю. Но не делают даже для кораблей, что настораживает.
Иногда нужно перелопатить гору данных в поиске чего-то, прежде чем убедиться что искомое там и не было.
Попадалось про шабатные лифты. Они едут и сами открывают двери на каждом этаже. Чтобы не надо было совершать работу по нажатию на кнопки.
Интересно, как выглядит шабатная клавиатура?
вообще-то клавиатуры все так работают, сканирование однако. Гениальность тут в том, что за это срубили денег.
Почему же не делают? Аддитивные технологии+керамика для малых газотурбинных двигателей.
Пока дорого, но по мере развития 3D технологий всё будет.
Не совсем верно. У французов в своё время были феникс и супер-феникс. Да супер-феникс был не очень удачным проектом, но тем не менее за 11 лет эксплуатации 66 месяцев реактор был отключён по политическим и административным причинам и 25 месяцев по техническим. Если бы не давление из вне у Франции была бы своя быстрая энергетика уже сейчас....
Пурга, нет, ураган какой то. Тритий. 60% из бора, который используют для "мягкого" регулирования, ещё 30% из неплотностей топлива, и только 10% реально реакция на водороде. Раньше говорили про "гадолиниевое" топливо, сейчас что то не слышно.
1. Никакой он не быстрый, нейтроны промежуточные. Радиационный ужас для населения конечно почти незаметен будет, но ежели вытечет и застынет, пилить будем гораздо дольше чем Шура с Михаилом Самуэльевичем. На Новую Землю эту гаргару не отвезёшь.
2. Сечение взаимодействия воды (смеси водорода и кислорода) невелико. Да, получается азот-16, но время полураспада минуты. Имеет значение только для реакторов "фукусимского типа". Основная активность в теплоносителе из неплотностей топлива и наведённая из растворённых в нем элементов корпуса и трубопровода. Растворимость элементов нержавейки в расплавленном свинце в разы выше чем в воде.
3. КПД да, может соперничать с газовыми. Но КПД всей установки, а не реактора. КПД реактора больше 90%, тепло выработанное/переданное во второй контур. Плюс всех ЖМТ, и натрия тоже.
4. Воспроизводство неправильный термин, тащат и тащат. Не воспроизводят БН, а тем более промежуточные реакторы уран 5, а производят плутоний 9. И пропустил журналюга спьяну (ну не пьют мало инженеры-физики, с кем он явно беседовал в приватной обстановке) тот факт, что на быстрых нейтронах уран 8 неплохо так делится. На СЦР не тянет, но плюс даёт.
5. Конечно определённый опыт с БН в свинцовый реактор перетёк. Но вообще то ЖМТ поработал на КСФ, и большая часть опыта оттуда. Жрёт ЖМТ трубы как кислота, и оставляет в холодных местах. ОДР. Главное чтобы из-за него не кончились деньги на БН 1200. Вполне возможна такая вот диверсия. И П
БРЕСТа не увидим, и БН 1200 не построим. Да, и главные конкуренты были французы с Фениксом и Суперфениксом.Дык вроде и натрий и висмут - более склонны к образованию радиоактивных изотопов, по сравнению со свинцом? Что плохо.
И насчёт сравнения растворимости нержавейки в натрии - тоже вопрос интересный. Неочевидный для обывателя (меня). Натрий это же весьма маловязкая и активная среда.
Жутко интересная тема, особенно когда появляется кто - то, кто понимает...
Na не агрессивнее Pb в качестве теплоносителя?
Про деньги - вероятно, экономили, когда решили строить на 300, а не на 800?
А почему Брест через П?
1751 градус Цельсия??
А если подумать головой?
А вот как это в реальности:
Температура теплоносителя на входе в активную зону 690 К и его подогрев DТ » 120 К выбраны такими, чтобы обеспечить необходимый запас до температуры замерзания свинца (600 К), допустимые для сталей ферритного класса температуры оболочек твэлов (Тmax<920 К), приемлемые температурные условия работы корпуса реактора и насосов. Такие температуры свинца обеспечивают закритические параметры пара во втором контуре и высокую термодинамическую эффективность паросилового цикла (КПД» 43 %). Малые замедление и поглощение нейтронов в свинце позволяют без заметного ухудшения нейтронного баланса увеличить проходные сечения теплоносителя (VРb/Vтопл.>2), снизить его скорость до < 2 м/с, потери давления в активной зоне и 1 контуре (DР » 0,1 и 0,2 МПа, соответственно), иметь приемлемую мощность насосов на прокачку свинца, обеспечить высокий уровень естественной циркуляции теплоносителя в 1 контуре (» 0,1Gном).
А вот не мешало бы этот абзац в статью вставить. Коротко и понятно.
Лентяям, не читающим обсуждение, этот абзац и в статье будет избыточен.
Комментарий об администрации:*** Повод для хамства Алексу подарили родители ***
Годный срач. Ахтунг - пахнет трольчатиной! Автор, нет ли в обсуждении упырей? Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за день.
Китай в 2023 году сдаст в эксплуатацию первую электростанцию на быстрых нейтронах на 600 мегаватт электрической и 1500 мвт тепловой, но Россия впереди всех. Вторую в 2026.
Опытный реактор китайцы начали строить в 2000, а в 2010 начата эксплуатация, в 2014 году вышел на проектную мощность в 20 мВт.
когда в России по плану сдадут в эксплуатацию не демонстрационную, а нормальную электростанцию?
БН-800 работает сейчас. БН-350 уже остановили.1200-й строят с таким расчётом, чтобы добиться экономической эффективности, сравнимой с традиционными ВВЭР. Т.е. вопрос уже не в технологиях, а именно в экономике процесса. Вот БРЕСТ - именно что давно ожидаемая тема со свинцом, до которой ни у кого руки никак не доходят.
А китайцы строят натриевый реактор.
У меня карманный фонарик существунно мощнее - целых 5 Вт, а не какие-то жалкие 20 миливатт!
В каком году в СССР был построен первый опытный реактор на БН?
Сколько полных лет эксплуатации БН-реакторов мощностью более 100 МВт есть у РФ/СССР ? А у Китая? Менее мощные можно особо и не считать - там всё не как у полноразмерных реакторов(в том числе совершенно другие по своей конструкции топливные элементы).
Ждем ролик от Марцинкевича. Уж если он захлебывается от восторга - то есть в этой новости и впрямь что-то этакое) не вечный двигатель, естественно - но на практике почти он)
По факту любые атомы поглощат с той или иной интенсивностью нейтроны, но в данном случае это не критично для теплоносителя. Практически в нём будут присутствовать изотопы ртути, талия, свинца, висмута и полония с массами от 204 до 212. Изотопы с массой 204 и 205 постепенно "выгорят" полностью(их с самого начала будет очень мало в силу малого количества свинца-204 в природном свинце) и останутся только изотопы с массами 206-212. Все элементы от ртути до полония являются достаточно химически инертными легкоплавкими металлами, что делает безразличным конкретный химический состав для охлаждающей жидкости. Разве что температура плавления понизится по мере накопления висмута-209 и некоторых других изотопов. В этой смеси, безусловно, будут радиоактивные изотопы, но теплоноситель сам будет достаточно сильно поглощать их излучение по причине своей высокой плотности.
Страницы