Россия включилась в мировую технологическую гонку с «реактором будущего» Автор: Олег Баль      Дата: 13.12.2021 18:29      В России вернутся к разработке нового малого реактора СВБР-100. Этот реактор относится к типу быстрых реакторов со свинцово-висмутовым теплоносителем и имеет мощность всего лишь в 100 МВт, что делает его крайне привлекательным во многих перспективных применениях. С 2014 года этот совместный проект компаний En+ Group и Росатома был заморожен. Однако в своем недавнем интервью руководитель энергетического бизнеса En+ Михаил Хардиков сообщил о возобновлении работ над СВБР-100.            Чем интересен и почему важен проект малого быстрого реактора?            Проект реактора СВБР-100 изначально претендовал на инновации во многих ключевых для ядерной отрасли моментах. Слово «быстрый» и буква «Б» в его названии означают спектр используемых в нем нейтронов: они обладают высокой энергией. В обычных реакторах нейтроны специально замедляют — в этом случае они хорошо делят ядра урана-235, который «горит» в рамках управляемой цепной реакции.            Проблема состоит в том, что этого изотопа в природном уране всего лишь 0,72%, а оставшиеся 99,28% составляет другой изотоп — уран-238. Этот изотоп медленными нейтронами делится плохо, зато жадно захватывает быстрые нейтроны, превращаясь в другой изотоп — плутоний-239. А вот плутоний уже можно использовать как ядерное горючее в так называемом МОХ-топливе, смешивая его с ураном-235.            Как следствие, быстрый реактор всегда является реактором-размножителем, то есть устройством, нарабатывающим новое ядерное топливо. Поскольку от каждого деления урана-235 образуется по два-три свободных, быстрых нейтрона, то никакого чуда в этом нет: один нейтрон используется на поддержание цепной реакции деления, второй — на наработку плутония-239 из урана-238, а оставшиеся «полнейтрона» дают небольшой коэффициент размножения топлива или же уходят на потери внутри реактора.            Экологичность нового реактора состоит в том, что быстрые нейтроны легко «выжигают» самые опасные радиоактивные осколки от деления урана, превращая их в стабильные или слаборадиоактивные изотопы. Поэтому реакторы с быстрыми нейтронами часто называют «выжигателями» (burner) за их способность превращать высокорадиоактивные отходы деления в гораздо менее опасные.            Две другие буквы — «СВ» — обозначают вторую инновацию — свинцово-висмутовый теплоноситель. Проблемой реакторов на быстрых нейтронах всегда была их требовательность к теплоносителю: он должен был максимально плохо поглощать нейтроны, чтобы исключить их лишние потери. Обычная вода для этого подходит плохо — она как раз нейтроны поглощает хорошо, да еще и с превращением обычного, легкого водорода в радиоактивный тритий.            Компромисс был найден в использовании жидкого натрия — этот щелочной металл мало поглощает нейтроны и неплохо подходит в качестве теплоносителя для быстрого реактора. Но сам по себе натрий очень неудобен: у него высокая химическая активность, он горит не только в воздухе, но даже и в воде. Поэтому реально работающие реакторы на жидком натрии смогли создать только в России, а вот во Франции, Японии и США такие опыты закончились неудачно.            Свинцово-висмутовый теплоноситель является химически инертным по отношению к воздуху и воде, не выделяет водорода в процессе работы реактора, что полностью исключает возможность химических взрывов. Его высокая температура кипения (1670 градусов) и большая теплоемкость исключают аварии, связанные с кризисом теплообмена. Если на АЭС «Фукусима» из-за перегрева реакторов они стали выделять водород, который потом взорвался, то с СВБР-100 такая авария невозможна: уровень естественной циркуляции теплоносителя достаточен для расхолаживания реакторной установки из любого исходного состояния, даже при бездействии персонала или при полной потере принудительной циркуляции.            Ну и, наконец, свинцово-висмутовый теплоноситель способен удерживать в себе большую часть продуктов деления урана, таких как йод, цезий или стронций, уменьшая возможность и тяжесть утечек радиоактивных материалов в окружающую среду.            Еще одной особенностью СВБР-100 является его небольшая мощность — всего лишь 100 МВт. Для сравнения — большая часть современных энергоблоков атомных станций имеет на порядок большую мощность — 1000-1200 МВт.            Для чего нужны малые реакторы? Ведь логика развития техники подсказывает нам, что «жизнь маленького существа полна опасностей». С другой стороны — всегда есть желание взять молоток побольше и решить многие технические проблемы за счет увеличения размеров агрегата.            Однако у больших ядерных реакторов есть и свои недостатки. Ведь любая АЭС работает не сама по себе, а в составе единой энергосистемы. А в любой энергосистеме есть колебания потребляемой мощности, которые задаются потребителями в суточном и сезонном ритме. Ну а поскольку мы не можем пока что произвольно запасать электроэнергию с разумными издержками, то это приводит к задаче регулирования выдаваемой в сеть мощности — электростанции производят ровно столько мегаватт, сколько забирают из сети потребители.            Однако реакторы АЭС очень трудно и опасно регулировать в суточном ритме — в их работе есть неизбежные инерционные процессы, которые этому препятствуют. И пренебрежение такими процессами приводит к печальным результатам, самым показательным из которых стала катастрофа на Чернобыльской АЭС. Поэтому реактор большой мощности всегда стоит в «базе потребления», неснижаемой мощности энергосистемы. И его включение или выключение — всегда инерционный и заранее спланированный процесс.            Поэтому снижение мощности реактора в десять раз дает системе нужную гибкость: такие реакторы можно использовать в гораздо более широких пределах, ведь если 1000 МВт — это потребление энергии большим городом, то 100 МВт — это уже масштаб городского или сельского района. Малые ядерные реакторы можно использовать на труднодоступных территориях с неразвитой инфраструктурой для тепло- и энергоснабжения, а также опреснения воды — в тех местах, где большой реактор просто избыточен для такой небольшой и удаленной энергосистемы. Это особенно актуально для северных и островных территорий.            В силу таких преимуществ небольших реакторов в мире развернулась настоящая гонка по созданию малых АЭС. О таких проектах уже заявили в США, в ЕС, в Китае и в Южной Корее. Однако только в России малый реактор намерены создать не просто в виде уменьшенной копии большого изделия, но сделать его по-настоящему инновационным.            Так что пожелаем того, чтобы вторая попытка создания СВБР-100 увенчалась успехом. Автор: Олег Баль прочтений: 624 оценки: 0 от 0 © Свидетельство о публикации № 39589  Цена: 1 noo

Ваши комментарии