Проект «Прорыв», который предполагает отработку технологии замыкания ядерного топливного цикла, реализуется на площадке Сибирского химического комбината в томском ЗАТО Северск . Технология замкнутого цикла необходима для атомной энергетики будущего.

Реализация проекта включает создание опытно-демонстрационного энергокомплекса (ОДЭК) в составе реактора на быстрых нейтронах со свинцовым жидкометаллическим теплоносителем БРЕСТ-ОД-300 с пристанционным ядерным топливным циклом, а также модуля фабрикации/рефабрикации топлива для этого реактора и модуля переработки его отработавшего топлива. БРЕСТ-ОД-300 планируется запустить в 2020 году.

«Начата облицовка нержавеющей сталью отдельных камер, где будет размещаться сложнейшее оборудование технологических линий по фабрикации нитридного топлива », - сообщил замгенерального директора госкорпорации «Росатом», руководитель проектного направления «Прорыв» Вячеслав Першуков по итогам заседания штаба по сооружению объектов капитального строительства ОДЭК с реакторной установкой «БРЕСТ-ОД-300».

К концу мая текущего года строители должны закончить перекрытия последнего этажа модуля фабрикации/рефабрикации топлива (МФР) на площадке ОДЭК. В состав МФР будут входить следующие основные производственные линии: линия карботермического синтеза смешанного нитрида урана и плутония; линия изготовления таблеток СНУП-топлива; линия сборки твэлов; линия сборки ТВС.

После этого начнется монтаж инженерных сетей внутри помещений. Сейчас ведутся работы по созданию систем теплоснабжения, в апреле начнется ее тестирование, а уже в сентябре планируется подать тепло в помещения модуля фабрикации/рефабрикации. Санпропускники, отдельные здания, насосные станции, резервуары для технической воды уже готовы к сдаче. Среди задач на этот год по созданию МФР Вячеслав Першуков назвал создание всей инфраструктуры комплекса по снабжению теплом, газом, водой, электричеством, по обеспечению стоков и сбросов. Основная цель – к концу текущего года получить площадку с готовыми коммуникациями. В соответствии с Федеральной целевой программой МФР планируется запустить в эксплуатацию в 2020 году.

В прошлом году было начато изготовление и поставка уникального оборудования для модуля фабрикации/рефабрикации. «АО «СвердНИИхиммаш» (г. Екатеринбург) поставили в АО «Сибирский химический комбинат» (г. Северск, Томская область) оборудование для участков входного контроля и подготовки комплектующих твэлов, установки горячего и холодного контроля герметичности твэлов и установки дезактивации твэлов», - рассказал замгенерального директора Юрий Чамовских.

Екатеринбуржцами также были разработаны, изготовлены и поставлены локальные системы управления линий карботермического синтеза изготовления таблеток СНУП-топлива* . В 2017 году АО «СвердНИИхиммаш» должен изготовить и испытать такие сложные технологические комплексы, как установки прессования шашек и таблеток, установку карботермического синтеза нитридных порошков, установку спекания таблеток. В наступившем году СХК планирует получить оборудование для двадцати технологических участков МФР. В 2017 году на проект «Прорыв» будет выделено 9 миллиардов рублей, в том числе 7 миллиардов выделит «Росатом».

На начало 2017 года численность персонала ОДЭК достигла 131 человека. В 2016 году комбинатом пройдены все необходимые процедуры по утверждению организационной структуры и штатного расписания ОДЭК, начат подбор кадров. Среди первых специалистов, принятых в дирекцию, сотрудники управления капитального строительства, отдела строительного контроля, производственно-технического отдела, планово-сметного отдела, отдела комплектации оборудованием и другие. Создана также технологическая служба по созданию плотного топлива, возглавляемая Дмитрием Зозулей. В дирекции ОДЭК уже работают сотрудники службы инженерной поддержки проекта по созданию реакторной установки «БРЕСТ-ОД-300» и технологической службы проекта по созданию производства по переработке отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). В основном стараются брать кадры внутри комбината. Об их дополнительном обучении и переподготовке у СХК есть договоренность с Северским технологическим институтом НИЯУ МИФИ.

Напомним, «Росатом» в настоящее время реализует на Сибирском химическом комбинате амбициозный проект «Прорыв» - один из главных современных мировых проектов в атомной энергетике. «Прорыв» предусматривает создание ядерных энергетических технологий нового поколения на базе замкнутого ядерного топливного цикла с использованием реакторов на быстрых нейтронах. Проект «Прорыв» осуществляется в рамках федеральной целевой программы «Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010 - 2015 годов и на перспективу до 2020 года».

Результатом проекта должно стать создание конкурентоспособного продукта, который сможет обеспечить лидерство российских технологий в мировой атомной энергетике. Одним из направлений проекта является строительство опытно-демонстрационного энергетического комплекса в составе реакторной установки «БРЕСТ-ОД-300» с пристанционным ядерным топливным циклом и комплекс по производству смешанного уран-плутониевого (нитридного) топлива для реакторов на быстрых нейтронах.

Российские атомщики, занимающие первое место в мире в создании новых технологий для развития ядерной энергетики, должны сделать свое лидерство абсолютным, лишив отстающих зарубежных конкурентов надежд на преодоление технологического разрыва . Помимо России, тематикой реакторов на быстрых нейтронах в той или иной степени занимаются США, Франция, Китай, Япония, Индия, Южная Корея. По мнению экспертов, в своих работах они отстали от России на много лет.

*Одним из ключевых и самых продвинутых на сегодня элементов проекта является разработка смешанного уран-плутониевого нитридного топлива (СНУП). Это аналог МОКС-топлива, только вместо оксида урана используется нитрид. У него есть определенные плюсы, но почти полностью отсутствует опыт применения в реакторах - т.е. мы вполне можем и не знать о наличии существенных минусов у нитридов, например по неспособности держать достаточно высокие выгорания.

Из плюсов стоит отметить высокая степень выгорания в реакторах, большую теплопроводность, большую концентрацию атомов урана/плутония, чем в оксиде (т.к. там мононитрид), поэтому меньше паразитные потери нейтронов, выше использование урана/плутония и больший коэффициент воспроизводства плутония. Кроме того, совместимость с жидкометаллическим теплоносителем - нитрид не плавает в свинце, в отличие от оксидов, что важно при возникновении тяжелых аварий.

Проект Прорыв – один из главных современных мировых проектов в ядерной энергетике, реализуемый в России ведущими отраслевыми учеными и специалистами, в рамках которого предусматривается создание ядерных энергетических технологий нового поколения на базе замкнутого ядерного топливного цикла с использованием реакторов на быстрых нейтронах.

Проект «Прорыв» осуществляется в рамках федеральной целевой программы «Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010 - 2015 годов и на перспективу до 2020 года». На сегодняшний день в девяти центрах ответственности проекта трудятся специалисты ведущих научных, проектных и производственных организаций Росатома.

В ближайшие пять лет на площадке Сибирского химического комбината планируется возвести опытно-демонстрационный энергетический комплекс в составе энергоблока с реактором БРЕСТ-ОД-300 со свинцовым теплоносителем и замыкающего ядерный топливный цикл пристанционного завода, который включает в себя модуль переработки облученного смешанного уран-плутониевого (нитридного) топлива и модуль фабрикации/рефабрикации для изготовления стартовых твэлов из привозных материалов, а впоследствии твэлов из переработанного облученного ядерного топлива.

Система управления проектом «Прорыв» в 2014 году победила во Всероссийском конкурсе «Проектный Олимп», проводимом Аналитическим центром при Правительстве Российской Федерации, в номинации «Системы управления проектами с совокупным бюджетом более 500 млн руб. в госкорпорациях, институтах развития, государственных компаниях».

Научный руководитель проектного направления «Прорыв» Евгений Олегович Адамов:
«Проект «Прорыв» сегодня выполняется с опережением сроков по отношению к другим проектам ядерной энергетики мирового уровня примерно на 10 лет, более половины НИОКР по проекту завершены. Внедрение результатов проекта поэтапно в диапазоне 2020-2030-х гг. даст старт развитию крупномасштабной ядерной энергетики, создаст предпосылки укрепления России в качестве лидера на мировом рынке ядерных технологий и продуктов».

Многопрофильность проекта, потребовавшая привлечения ряда отраслевых предприятий, университетов и институтов РАН, определила необходимость возвращения к практике проектного управления, некогда успешно использованной при решении задач создания ядерного оружия и ракетных средств его доставки. Вместо формирования новых предприятий, как в эпоху первого атомного проекта, на существующих профильных базовых предприятиях ГК «Росатом» были выделены Центры ответственности (ЦО) по реакторным установкам, разработки технологий смешанного уран-плутониевого топлива, по переработке ОЯТ, обращению с РАО, созданию кодов нового поколения. Данные ЦО объединены в рамках проектного подхода под единым научным и административным руководством. Такой метод управления является для отрасли пилотным, и это еще одна новация, которая в случае успеха будет применяться в дальнейшем.

Основные положения проекта

1. Исключение тяжелых аварий АЭС (реактивностные, потери охлаждения, пожары, взрывы), требующих эвакуации населения.
2. Замыкание ядерного топливного цикла для полного использования энергетического потенциала уранового сырья.
3. Последовательное приближение к радиационно-эквивалентному захоронению РАО (это означает, что на хранение будут отправлены отходы с той же радиоактивностью, что и извлеченное ранее из недр сырье).
4. Технологическое усиление нераспространения ядерного оружия (новые реакторы не могут использоваться для его производства).
5. Приведение капитальных затрат при сооружении АЭС с быстрыми реакторами, по крайней мере, до уровня АЭС с реакторами на тепловых нейтронах.
6. Обеспечение конкурентоспособности ядерной энергетики в сравнении с другими видами электрогенерации.
7. Обеспечение масштабного развития ядерной энергетики России к концу текущего столетия до 350 ГВт на существующей минеральной ресурсной базе (фактически, создается база для крупномасштабной ядерной энергетики).
8. Переработка ОЯТ, включая накопленные тепловыми реакторами объемы.
9. Разработка и утверждение стратегии коммерциализации.

Центры ответственности

Центр ответственности (ЦО) представляет собой выделенное подразделение базового предприятия, объединяющее группу высококвалифицированных специалистов, обладающих необходимым набором компетенций для решения научно-технических задач в рамках частных проектов «Прорыва».

Частное учреждение Госкорпорации «Росатом» «Инновационно-технологический центр проекта «Прорыв»» (ИТЦП) является системным интегратором проекта по техническому заданию, утвержденному ГК «Росатом», выдающим технические задания на частные проекты, осуществляющие ключевые научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по обликовому проекту объектов «Прорыва». Частное учреждение «ИТЦП «Прорыв»» создает и поддерживает единое информационное пространство, а также математические модели проекта.

На базе Частного учреждения «ИТЦП «Прорыв» функционирует три Центра ответственности:

1. ЦО объединённый проект «Разработка базовых технологий переработки ОЯТ и обращения с РАО»
Основной целью ЦО является создание базовых технологий и экспериментального оборудования для переработки ОЯТ и обращения с РАО для МП ОДЭК в рамках формирования в России крупномасштабной ядерной энергетики с естественной безопасностью на основе ЗЯТЦ с использованием реакторов на быстрых нейтронах.

2. ЦО «Разработка, изготовление и передача в эксплуатацию опытно-промышленных технологических линий (ОПТЛ) ПЯТЦ»
Ключевая цель деятельности ЦО – надзор за эффективностью и соответствием техническим требованиям при разработке, изготовлении и передаче в эксплуатацию опытно-промышленных технологических линий пристанционного ядерного топливного цикла (ПЯТЦ), включая модуль фабрикации/рефабрикации (МФР), модуль переработки отработавшего ядерного топлива ректоров на быстрых нейтронах (МП).

3. ЦО «Интегрирующие проекты»
Данный центр ответственности занимается создание единого упорядоченного массива актуальной информации проектного направления «Прорыв», содержащего оптимизированную проектно-сметную, конструкторскую, технологическую документацию об объектах и моделях. Такой подход позволяет в виртуальном пространстве получить 3D представление объекта, характеризующее глубину и детализацию его проработки и обоснования, а также имитировать все стадии его жизненного цикла для опережающего анализа характеристик объекта и технологического процесса и своевременной оптимизации технических решений, в том числе по выводу объекта из эксплуатации и реабилитации территории.

4. ЦО объединённый проект «Разработка твэл и ТВС со СНУП-топливом, технологий для их производства (Плотное топливо и КМ)»
Расположен на базе АО «ВНИИНМ». Основными задачами ЦО являются разработка твэлов и ТВС со СНУП-топливом, технологий для их производства, разработка технологии для фабрикации твэлов и ТВС, а также конструкционных материалов твэлов и ТВС.

5. ЦО «БРЕСТ»
Функционирует на базе АО «НИКИЭТ» и отвечает за реализацию частного проекта БРЕСТ-ОД-300. Реакторная установка БРЕСТ-ОД-300 предназначена для практического подтверждения основных технических решений, закладываемых в реакторные установки со свинцовым теплоносителем в замкнутом ядерном топливном цикле, и основных положений концепции естественной безопасности, на которой эти решения основываются.

6. ЦО «БН-1200»
Функционирует на базе АО «ОКБМ Африкантов», основная цель - разработка материалов проекта энергоблока нового поколения с реактором на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем БН-1200.

7. ЦО «Коды нового поколения»
Сформирован в 2013 г. на базе ИБРАЭ РАН. Основной задачей центра ответственности является разработка универсальных расчетных кодов для моделирования различных режимов работы действующих и проектируемых АЭС с реакторными установками на быстрых нейтронах с жидкометаллическими теплоносителями и объектов замкнутого ядерного топливного цикла, а также воздействия этих объектов на человека и окружающую среду.

8. ЦО «Проектные коды»
Расположен на базовом предприятии АО «ГНЦ РФ-ФЭИ». Данный ЦО отвечает за разработку проектных кодов.

9. ЦО «Проектирование ОДЭК и ПЭК»
ЦО отвечает за проектирование опытно-демонстрационного энергокомплекса (ОДЭК) и создание на его основе промышленного энергокомплекса (ПЭК).
Информационный обмен между участниками проекта «Прорыв» осуществляется в рамках Единого информационного пространства (ЕИП) проекта.

ЕИП – совокупность каналов передачи данных, аппаратно-программного обеспечения и методологий, обеспечивающая совместную работу участников проекта, создание, наполнение и использование информационной модели проекта «Прорыв», общие информационные сервисы для частных проектов, интеграцию с ИТ-системами частных проектов (ИТЧП).
Основными компонентами ЕИП являются защищенная сеть передачи данных и информационные ресурсы ЕИП.

В 2016 году правительство РФ утвердило проект «Прорыв». Программа, рассчитанная до 2030 года, предусматривает строительство новых атомных станций и внедрение технологии замыкания ядерного топливного цикла* (ЗЯТЦ) на основе быстрых реакторов. Однако принятие столь грандиозной программы, несомненно, ограничит возможности финансирования других энергетических проектов. Более того, в проекте видятся несколько серьёзных ошибок, которые могут завести атомную отрасль в тупик.

Словно заядлый игрок на ипподроме, «Росатом» вновь и вновь ставит на лошадь по кличке Быстрый Реактор. Хотя прогрессивные атомные страны мира давно закрыли свои проекты с ними. В первую очередь из-за их аварийности. Одновременно идёт мощная рекламная кампания по пропаганде использования замкнутого ядерного топливного цикла как основы стратегии РФ в развитии атомной энергетики и обращении с облучённым ядерным топливом. Но ясности как не было, так и нет: что будет делать Россия с этим изжёванным ядерным топливом? И есть ли хотя бы надежда заиметь замкнутый топливный цикл? «Росатом» клянётся – есть! Вот только атомное ведомство почему-то забыло предупредить всех нас: ждать этого «прорыва» нужно полвека. И не факт, что этот прорыв действительно удастся. Почему же «Росатом» делает ставку на быстрые реакторы*?

Вот мнение доктора технических наук профессора Игоря Острецова, в своё время являвшегося членом рабочей группы № 7 Комиссии по модернизации при президенте РФ:

– Я не первый день говорю о полной абсурдности предложений «Росатома» по замкнутому топливному циклу как основы ядерной стратегии страны. «Росатом» идёт по неверному пути. Сегодня даже студентам-первокурсникам понятно, что основным фактором, ограничивающим масштабное развитие мировой ядерной энергетики, является дефицит доступных запасов урана-235*. Коммерческие запасы урана-235 не превышают по своему энергетическому потенциалу запасы нефти и не могут кардинально решить энергетическую проблему. Поэтому «Росатом» активно работает с реакторами-размножителями, по-видимому, забыв предупредить руководство страны, что эта программа не может быть реализована даже к 2030 году, поскольку время удвоения по производству искусственного ядерного топлива плутония-239*, которым сегодня занят «Росатом», составляет не менее 50 лет. И то верно – зачем? За эти 50 лет можно израсходовать ещё много бюджетных миллионов.

Лезем в бридерную петлю

Но самое главное – «Рос­атом» ничего не говорит про аварийность быстрых реакторов. К слову, в мире за последние десятилетия было построено 12 промышленных реакторов на быстрых нейтронах* – три в Германии, по два – во Франции, в России и в Японии и по одному – в Казахстане, Великобритании и США. Однако один такой реактор так и не был запущен, а девять других остановлены из-за аварийности. Работающих в итоге осталось два. И оба – в России на Белоярской АЭС. Кстати, про ЧП и аварии на быстрых реакторах «Росатом» скромно помалкивает. А их на Белоярской АЭС, по всей видимости, было уже несколько, причём, похоже, даже с человеческими жертвами. Но эта информация находится под грифом «Секретно».

Наш словарь

Замкнутый ядерный топливный цикл – технология с использованием уран-плутониевого топлива, предполагающая вовлечение в производство облучённого ядерного топлива (ОЯТ).

Бридер, он же реактор на быстрых нейтронах (или быстрый реактор) – реактор-размножитель, который может нарабатывать ядерное топливо в количествах, превышающих потребности самого реактора.

Уран-235 – природное топливо для атомных станций.

Плутоний-239 – одна из 15 разновидностей изотопов плутония, в природе не существует, нарабатывается в ядерных реакторах.

– Теоретические и экспериментальные исследования по быстрым реакторам в мировой энергетике были начаты практически одновременно с работами по созданию реакторов на тепловых нейтронах, – рассказывает профессор Острецов. – Идею бридеров* (реакторов – размножителей делящихся изотопов) в 1943 году предложил американский учёный Лео Сцилардом. Первый экспериментальный бридер был введён в действие 20 декабря 1951 года в США, а в 1956 году консорциум компаний США начал сооружение бридера «Ферми-1». Однако в 1966 году из-за блокады в натриевом контуре произошло расплавление активной зоны и реактор был демонтирован. Больше США к бридерам не возвращались. Германия построила свой бридер в 1974 году и закрыла его в 1994-м. Ещё один промышленный бридер SNR-2, сооружение которого началось ещё в начале 70-х годов, Германия завершила в конце 90-х, но в эксплуатацию так и не ввела из-за нерешённости проблемы с радиоактивными отходами. Франция в 1973 году ввела в эксплуатацию «Феникс», а в 1985-м – «Суперфеникс». Сегодня их работа прекращена из-за повышенной аварийности. Япония в 1977 году построила бридер «Дзее», на работу которого до сих пор не получена лицензия. Бридер «Мондзю», введённый в 1994 году, уже в декабре 1995 года был закрыт после пожара из-за утечки натрия. Потом было ещё несколько серьёзных ЧП. В итоге «Мондзю» закрыли окончательно.

Чего же мы лезем в бридерную петлю? Ситуация с бридерами напоминает «прорыв» «Росатома» с плавучими атомными станциями: весь цивилизованный мир давно отказался от этой опасной водоплавающей «игрушки», «Росатом» всё ваяет и ваяет. Правда, это атомное чудо строится уже почти 12 лет. И пока конца-краю не видно.

Куда складировать плутоний?

Стоит отметить, что от бридерной программы Германия, Франция, США и Япония отказались не только из-за технических проблем.

– Проблемы бридеров связаны с проблемами радиоактивных отходов, – продолжает профессор Острецов. – Сегодня даже не обсуждается вопрос о строительстве быстрых реакторов в третьих странах, поскольку на каждом бридере должно существовать радиохимическое производство для выделения наработанного плутония. Причём в этом производстве на каждые миллион киловатт электрической мощности будет циркулировать более 20 тонн плутония.

Одним из основных требований к топливу быстрого реактора является обеспечение его глубокого выгорания, поскольку малая величина выгорания неприемлема с точки зрения экономической эффективности бридера. При этом большая энерговыработка приводит к значительному накоплению продуктов деления и распуханию топлива, что ужесточает требование к радиационной стойкости топлива. Из-за высокой удельной мощности топливо должно выдерживать большие температурные градиенты, что связано с малым диаметром тепловыделяющих элементов. Доля делящегося материала, обеспечивающая критичность, в быстром реакторе значительно выше, чем в тепловом реакторе.

– Мы не только обеими ногами встали на дорожку развития бридерной технологии, но уже и бежим во весь опор, – подводит итог нашему разговору профессор Острецов. – А дорожка эта ведёт в тупик. Бридеры критически нуждаются в высокообогащённом уране. Вопрос: а может ли такая технология стать полноценной альтернативой углеводородной энергетике? Нет. Она сложна и требует огромных ресурсов. Наконец, она очень опасна. Одно из самых проблемных мест – это система охлаждения, где циркулирует жидкий натрий. На открытом воздухе он жадно поглощает атмосферную влагу, горит и взрывается. И водой этот пожар не потушишь. А в бридере, наполненном радиоактивным топливом, этого натрия десятки тонн.

Вывод? В ближайшее время создать крупномасштабную ядерную энергетику на реакторах-размножителях, судя по всему, не получится. Выходит, что «Росатом» ведёт отрасль в тупик, причём за рекордное количество бюджетных миллиардов?

Кстати

Стало известно, что доктор технических наук Вячеслав Першуков больше не возглавляет БУИ – Блок управления инновациями «Росатома». Это значит, что господин Першуков отлучён от исполнения проекта «Прорыв». Напомним, что первые расследования о туманной научной деятельности Вячеслава Першукова «Наша Версия» публиковала ещё в ноябре 2014 года, в частности в материале «Куда уходят заводы, НИИ, базы отдыха и деньги госкорпорации «Рос­атом»?». Уже тогда стало известно, что при выполнении федеральной целевой программы (ФЦП) «Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010–2015 годов и на перспективу до 2020 года» Вячеслав Першуков, по-видимому, был участником историй, связанных с нецелевым расходованием бюджетных средств. Упоминался он и в истории с завышением стоимости работ: при формировании ФЦП по ядерным технологиям экспертами были детально определены параметры и стоимость проектов, входящих в программу. Вся эта документация была утверждена правительством РФ. Но в итоге деятельности Вячеслава Першукова на начальном этапе стоимость работ, по-видимому, возросла в 7 раз.

Атомный проект «Прорыв» August 21st, 2014

Вот такая новость появилась вчера на сайтах информагенств:

Крупнейшее проектное предприятие атомной отрасли России ОАО «Атомпроект» (Санкт-Петербург) объявило конкурс на изучение сейсмических условий площадки под опытно-демонстрационный энергокомплекс (ОДЭК) российского проекта «Прорыв» по созданию ядерных энергетических технологий нового поколения, начальная цена работ - 5 миллионов рублей, они должны быть выполнены к середине 2015 года.

Как следует из материалов, размещенных в среду на сайте закупок госкорпорации «Росатом», должна быть проведена оценка геодинамических и сейсмотектонических условий, сейсмичности пункта и площадки, параметры проектного землетрясения и максимального расчетного землетрясения для площадки размещения ОДЭК.

«Подведение итогов конкурса запланировано на 2 октября нынешнего года. Все работы в рамках контракта должны быть выполнены до середины следующего года», - сказал РИА Новости представитель «Атомпроекта».

Давайте узнаем подробнее про этот проект:

Мировая ядерная энергетика (ЯЭ) в последние 30 лет находится в кризисном состоянии. Максимальная доля АЭС в выработке глобальной электроэнергии в 17% была достигнута в начале 90-х. На сегодня она снизилась до 13 %. Прогнозируется дальнейшее падение.

Основным барьером на пути развития современной ЯЭ, является проблема конкурентоспособности, которая упирается в проблему безопасности АЭС «старого образца». Действующие АЭС производят большой объем ОЯТ (отработанное ядерное топливо), сроки дезактивации которого могут достигать 200 тысяч лет. Человечество не в состоянии проектировать хранилища с таким сроком работы. На уровне международной безопасности действующие АЭС могут быть использованы для производства ядерного оружия. Насколько это злободневно, можно судить по новостям из Ирана.

Может сложится впечатление, что дни ядерной энергетики сочтены. Однако «Росатом» считает, что обладает достаточным человеческим и научным потенциалом для того, чтобы добиться технологического прорыва и сделать атомную энергетику более экологичной, экономичной и безопасной и надежной, чем существующие альтернативные способы получения энергии. Проект «Прорыв» призван решить все обозначенные проблемы и обеспечить непрерывно растущие потребности цивилизации в энергетике.

Проект «Прорыв», предусматривающий создание ядерных энерготехнологий нового поколения на базе замкнутого ядерного топливного цикла с реакторами на быстрых нейтронах, планируется выполнить на площадке Сибирского химического комбината в ЗАТО Северск Томской области.

Реализация «Прорыва» включает создание опытно-демонстрационного энергокомплекса в составе реактора БРЕСТ-ОД-300 с пристанционным ядерным топливным циклом и модуля по производству плотного уран-плутониевого (нитридного) топлива для реакторов на быстрых нейтронах. Для реактора «БРЕСТ-ОД-300″ в качестве жидкометаллического теплоносителя выбран свинец.

«Атомпроект» выполняет комплексное проектирование объектов атомной отрасли, научные исследования, разработку ядерных энерготехнологий нового поколения. «Атомпроект» также проектирует новые разделительные и радиохимические производства и атомные электростанции со всеми типами реакторов, осуществляет проектное сопровождение объектов использования атомной энергии на всех этапах жизненного цикла, является одним из участников проекта «Прорыв».

Суть «Прорыва»

Основные положения проекта

1. Исключение тяжелых аварий АЭС (реактивностные, потери охлаждения, пожары, взрывы), требующих эвакуации населения

2. Замыкание ядерного топливного цикла для полного использования энергетического потенциала уранового сырья

3. Последовательное приближение к радиационно-эквивалентному захоронению РАО (это означает, что захораниваться будут отходы с той же радиоактивностью, что и извлеченное ранее из недр сырье)

4. Технологическое усиление нераспространения ядерного оружия (новые реакторы не могут использоваться для его производства)

5. Приведение капитальных затрат при сооружении АЭС с быстрыми реакторая, по крайней мере, до уровня АЭС старого образца

6. Обеспечение конкурентоспособности ядерной энергетики в сравнении с другими видами энергогенерации

7. Обеспечение масштабного развития ядерной энергетики России к концу столетия до 350 ГВт на существующей минеральной ресурсной базе (фактически, создается база для крупномасштабной ядерной энергетики).

8. Переработка ОЯТ, включая накопленные тепловыми реакторами объемы (в России только 2% ОЯТ пускаются в переработку, отходы от старых реакторов непрерывно накапливаются, а расходы на их хранение постоянно растут, растет и экологическая угроза от них. Сжигание плутония и других радиоактивных элементов в реакторах нового типа дает предпосылки для окончательного решения проблемы радиоактивных отходов и создает условия для более безопасной жизни)

Технология новых АЭС будет предусматривать так называемое радиационно-эквивалентное обращение ядерных материалов в топливном цикле, что в частности означает, что в течение примерно 150-300 лет переработанное топливо будет хранится в специальных хранилищах. За это время биологическая опасность будет снижена в 100 раз.

Технологические, конструктивные и физические характеристики разрабатываемых реакторов

1. характеристики ЯР исключают разгон на мгновенных нейтронах

2. конструктивно исключена потеря теплоносителя

3. нет материалов с потенциями взрыва или пожара в конструкции ЯР

4. при любых отказах в системах АЭС, ошибках персонала и реализуемых внешних воздействиях исключены выбросы радиоактивности в окружающую среду, требующие эвакуации населения.

В рамках проекта прорыв разрабатываются реакторы типа «БРЕСТ» с с электрической мощностью 300 и 1200 МВт. Первый БРЕСТ (на 300 МВт) планируется построить в Северске (Томская область), он носит название БРЕСТ-300. А так выглядит схема реактора БРЕСТ-1200:

Вот цитата из интервью члена технического комитета проекта «Прорыв», главного конструктора реакторов на быстрых нейтронах ОАО «ОКБМ Африкантов» Б. А. Васильева.

Борис Александрович, позвольте начать с вопроса несколько провокационного: проект «Прорыв» — это новая энергетика или все-таки нет? Можно ли говорить о том, что в результате его реализации будет принципиально решен вопрос энергообеспечения человечества на длительное время.

Это было бы неточно «Прорыв» определять как проект, относящийся к новому виду энергии. По большому счету, это все-таки развитие уже освоенной атомной энергетики. Но то, что замыкание топливного цикла позволит превратить атомную энергетику в глобальную, такую, которая может удовлетворять потребности человечества в энергии в течение тысячелетий, это действительно так.
Вопрос о замыкании ядерного топливного цикла был поставлен уже в начальный период развития атомной энергетики. А сейчас тем более стало ясно, что без замыкания топливного цикла, запасов урана хватит не более чем на 100 лет. Такая атомная энергетика не имеет принципиальных преимуществ перед традиционной, поскольку запасы нефти и газа хотя тоже не безграничны, но и не меньше по энергоресурсу.

Замыкание ядерного топливного цикла позволяет вовлечь в работу дополнительный делящийся материал – плутоний, который получается из «балластного» изотопа урана-238 (99,3% в природном уране), что позволяет эффективно использовать весь природный уран, тогда как в освоенной атомной энергетике используется лишь природный делящийся материал – изотоп уран-235 (~0,7% в природном уране). Но замкнутый топливный цикл сложнее, чем открытый. Он требует переработки отработавшего ядерного топлива, выделения из него плутония (а это радиоактивный и токсичный элемент), изготовления свежего топлива на основе плутония; этот процесс должен быть непрерывным, что не так просто осуществить. Впрочем, во Франции, например, эта идея уже частично реализована, правда, на традиционных реакторах, которые не обеспечивают многократное повышение эффективности использования делящегося материала. Чтобы перейти к решению задачи полного использования потенциального ресурса урана, нужен новый тип реактора – реактор на быстрых нейтронах (быстрый реактор).

Реакторы на быстрых нейтронах довольно давно разрабатываются во многих странах, но широкого внедрения пока не получили. Единственный в мире быстрый реактор действует сегодня в России, на Белоярской АЭС. Это реактор БН-600 с натриевым теплоносителем электрической мощностью 600 мегаватт. Один он, естественно, ничего не решает, да и сооружен БН-600 еще в 1980-е годы, то есть имеет достаточно солидный возраст для технического объекта. Кроме того, нужно улучшить показатели реакторов БН: технико-экономические характеристики, показатели безопасности. Это в определенной мере сделано в проекте БН-800, который сейчас сооружается на Белоярской атомной станции и через год-два должен быть пущен в эксплуатацию.

В полной мере возможности улучшения конструкции быстрого натриевого реактора могут быть реализованы на базе всего накопленного опыта, и мы сейчас воплощаем эту идею в проекте реактора БН-1200, разрабатываемого в рамках проекта «Прорыв».

Кроме натрия в быстром реакторе возможно использование других видов теплоносителя, не замедляющего нейтроны – в отличие от воды в традиционных реакторах. Специалистами НИКИЭТ (Москва) в 90-х годах было предложено использовать свинцовый теплоноситель, соответствующая конструкция реактора также разрабатывается в рамках проекта «Прорыв». Считается, что он может быть более эффективным по технико-экономическим показателям и безопасности. Мы, разработчики быстрого натриевого реактора, не уверены в этом. Окончательную оценку эффективности применения свинцового теплоносителя можно будет сделать только после получения опыта работы разрабатываемого опытно-демонстрационного реактора БРЕСТ-ОД-300.

Но для того, чтобы замкнуть ядерный цикл, мало иметь только реакторы, нужен целый набор технологий: переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), изготовления свежего топлива, обращения с радиоактивными отходами от ОЯТ, которые являются самым опасным элементом в этой цепочке, да и в атомной энергетике в целом. Существует два варианта обращения с ОЯТ: прямое захоронение ОЯТ в недра земли, что делает атомную энергетику малоэффективной и экологически наиболее проблемной; и переработка ОЯТ. Переработка и выделение из отработавшего ядерного топлива полезных продуктов для дальнейшего использования в реакторах как раз и решают обозначенную задачу эффективного использования природного урана. При этом одновременно сводится к минимуму количество радиоактивных отходов атомной энергетики. Решение комплексной задачаи замыкания ядерного топливного цикла с использованием новых технологий – это и есть проект «Прорыв».

ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия -

Мы уже несколько раз показывали, насколько тяжело уразуметь полностью «энергетические новости» от наших «больших СМИ». Короткие фразы, скрывающие массу непроговоренной информации, не дают возможность полностью понять значение того или иного события – традиционно это выглядит именно так. Но интерес к энергетике в России есть, и к энергетике атомной он тоже заметен.

Стали появляться стаьи нового типа: большие, обзорные, с явной попыткой полностью раскрыть тему. Это, конечно, просто здорово: таких статей в федеральных СМИ должно быть как можно больше, поскольку Россия с полным на то правом претендует на титул энергетической сверхдержавы, а атомная энергетика – вершина ее развития, до которой многим и многим конкурентам добраться очень тяжело. Но и в этом случае появляются проблемы, на этот раз связанные, как нам кажется, с тем, что описать коротко новые и новейшие направления развития атомного проекта в одной заметке просто невозможно – слишком уж объемен материал, не так прост он для понимания людьми без узко специального образования.

Вот не так давно в «Комсомольской Правде» была опубликована под заголовком “Замыкая цикл: мечты и реальности”.

Скриншот со страниц КП, Фото: kompravda.eu

Все хорошо, особенно вступительная часть… А дальше начинается нечто удивительное, смотрите.

«Но вот беда – в реакторах на тепловых нейтронах уран-238 не делится (т. е. не вырабатывает энергию), а, поглощая нейтрон, превращается в другой изотоп – плутоний-239»

Простите, вот весь уран-238 р-р-раз, и превратился в плутоний-239, причем только в плутоний-239, а не в плутоний-238, не в плутоний-240? Да это ж мечта всех генералов и министров обороны! Стоишь себе возле реактора АЭС и лопатой выгребаешь оружейный плутоний, штампуя тут же все новые ядерные и термоядерные бомбы. Зачем вот так-то, спрашивается? Чтобы у читателя появилось впечатление, что любая АЭС – великолепный источник ядерного и термоядерного оружия, что ли? Ни слова о том, что превращение урана-238 в плутоний-239 весьма редкое событие в реакторе тепловой АЭС, ни слова о том, что с равной вероятностью появляются изотопы плутония-240 и плутония-241. В ОЯТ (отработанном ядерном топливе) их по 33%, и именно такая смесь делает ОЯТ безопасным в смысле возможности создать из него ядерное оружие. Уж очень вредны для боеголовок эти вот плутоний-240 и плутоний-241. И именно эти свойства урана-238 дают возможность строить реакторы на быстрых нейтронах, не нарушая условия Договора о нераспространении ядерного оружия.

Небольшая, вроде бы, неточность, но сами видите, что упущено. Единственная фраза в этой статье требует куда как более полного рассказа, который на страницах «Геоэнергетики» уже .

«Ученые создали реакторные установки на быстрых нейтронах, или бридеры»

Хм… А зачем нужны реакторы-бридеры, если у нас и из обычных реакторов плутоний так и хлещет? Ну, да ладно – пришла ученым в голову вот такая прихоть – создавать реакторы-бридеры. Да, поскольку объяснения термина «реактор-бридер» в статье и в помине нет, придеся уже нам поведать, что это такой реактор, в которым делящегося вещества (ядерного топлива) на выходе больше, чем на входе. При этом уважаемая Ольга Ганжур считает, что реакторы-бридеры работают только и исключительно на уран-плутониевом топливе, даже не вспоминая о том, что реакторам БН-350 и БН-600 вполне хватало топлива чисто уранового, да и БН-800 пока только готовят к приему уран-плутониевого, пока чистый уран горит.

И, тем не менее, «Геоэнергетика» весьма признательна автору КП – по ее статье можно уверенно готовить план наших будущих публикаций. «Ставим галочку»: подробнее рассказать, как Росатом будет осваивать МОКС-топливо на БН реакторах и на реакторах ВВЭР.

«В 2010 г. «Росатом» инициировал работы по созданию новой технологической платформы атомной отрасли на основе быстрых реакторов и ЗЯТЦ. Идею поддержало правительство, была принята Федеральная целевая программа «Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010 – 2015 годов и на перспективу до 2020 года». Годом позже многие работы объединили в росатомовском проекте «Прорыв»

«В рамках «Прорыва» предполагается, во-первых, создание проектов двух типов реакторных установок: коммерческого быстрого реактора с натриевым теплоносителем мощностью 1200 МВт (БН-1200*) и опытно-демонстрационного со свинцовым теплоносителем мощностью 300 МВт (БРЕСТ-ОД-300). Во-вторых, предстоит создать совершенно новое топливо для них: СНУП (смешанное нитридное уран-плутониевое)»

Интересно сказано, да вот только проект «Прорыв» это не только два указанных пункта, но и еще один, едва ни главный – решение проблемы ОЯТ. Да, мы умеем хранить в пристанционных бассейнах и построили нечто совершенно новое – центральное хранилище ОЯТ. Да, мы умеем делать из него МОКС-топливо, Ремикс-топливо, мы уверены, что сможем использовать его в реакторах БН. БН-реактор, напомним, можно расшифровать по разному: реактор на быстрых нейтронах и реактор быстрый натриевый – по типу используемого теплоносителя. Зачем, для чего нам еще и БРЕСТ, реактор, в котором в качестве теплоносителя используется рсплавленный свинец, если и так «все в порядке»? И зачем нам еще какое-то СНУП? МОКС-топливо уже есть, зачем городьбу городить? И каким образом СНУП-топливо будет использоваться на БН-реакторах, если сама их технология «заточена» под МОКС-топливо?

Пара фраз – а загадок в них на несколько страниц текста. Нитрудное топливо – это путь решения проблемы ОЯТ, поскольку в его составе не только нитриды плутония и урана, а еще и минорые актиниды – так красиво атомщики называют все те вредные составляющие ОЯТ, о которых Геоэнергетика писала достаточно подробно:

«35 кило пресловутых осколочных нуклидов – перечислять лениво, мы не на олимпиаде по химии. Все прочее – трансурановые элементы с названиями красивыми – нептуний, америций, кюрий» – это мы мысленно разбирали на составные части 1 тонну ОЯТ.

Изготавливать СНУП будут на специальном заводе, который является неотъемлемой частью БРЕСТа. Грубо: вытаскиваем ТВЭЛы из БРЕСТа, потрошим, щедро досыпаем те самые «минорные актиниды» , снова формируем ТВЭЛы, снова ставим в БРЕСТ. Если все расчеты верны, БРЕСТ будет «сжигать» до 30% радиоактивных отходов (именно отходов – вредных радиоактивных элементов), которые мы получаем в составе ОЯТ обычных реакторов.

Интересна скорость производства новых ТВС: после выгрузки из реактора БРЕСТ использованные ТВС охлаждаются в пристанционном хранилище всего 1 год, после чего поступают в переработку. Почему так быстро, ведь ОЯТ с тепловых реакторов охлаждается до 20 лет? Да вот по той самой причине: высокоактивные радиацонные материалы реактором БРЕСТа уничтожаются в куда большей степени, чем в реакторах обычных АЭС. А вот те минорные актиниды, которые не сумеет переработать даже БРЕСТ¸будут поступать в опять же пристанционное хранилище длительной выдержки, и тут слово «длительный» уж точно на своем месте, поскольку в этом случае это от 150 до 200 лет. Вот только, если все расчеты окажутся верны, появляется очень приятная, очень милая сердцу и уму любого нормального человека деталь: количество радиоактивности, которую мы вернем Земле будет ровно такой же, какую мы использовали на замкнутый топливный ядерный цикл. При этом СНУП-топливо не рассчитывается под «размножение» плутония: коэффициент его воспроизводства в БРЕСТе будет не выше единицы. Вот и еще одна «галочка» для Геоэнергетики – рассказать о СНУП-топливе, о проблеме ОЯТ и о том, почему завод по фабрикации топлива будет неотъемлемой частью БРЕСТа, не менее важной и нужной, чем сам реактор.

Почему для сжигания минорных актинидов требуется именно нитридное топливо? Ведь что в обычном топливе, что в МОКСе используются оксиды урана и оксиды плутония? Зачем возня с напичкиванием в топливо азота? Да все как бы «простенько».

С точки зрения физики нитридное топливо лучше оксидного: оксидное жёсткое, но хрупкое, трескается, распухает под действием нейтронов, а нитридное – более крепкое, поэтому и называется плотным, оно более устойчиво к механическим дефектам, не распухает, не лопается, не давит на оболочку твэла. За счёт лучшей теплопроводности нитридное топливо легче переносит температурные режимы, это даёт возможность повысить ресурс эксплуатации таких сборок, а значит, делает их более выгодными с точки зрения экономики. Что тут делает слово «экономика»? Да намекает на стоимость производства топлива, разумеется. Дорогое оно в производстве-то – что оксидное, что нитридное. Углеводороды нынчеподешевели, урановая руда после всех фукусим и планов той же Германии позакрывать все свои АЭС тоже стала недорогой, так что вопрос экономки вовсе не случаен: при всем своем новаторстве реакторы на быстрых нейтронах должны генерировать электричество по конкурентным ценам. Иначе никак, иначе дорога в пропасть, подобную той же, в которой вскоре может оказаться та же Германия, многие годы субсидировавшая «зеленую энергетику» за счет государственного бюджета. Собрать деньги со всей страны, со всех налогоплательщиков и поощрять ими новаторов – это, простите за резкость, просто новый вид распила, не более того. Поскольку коррупция в России и так ой-ой-ой, приумножать ее за счет атомного проекта совершенно не стоит.

Экономика того или иного вида атомного топлива «завязана» на такой показатель, как степень выгорания этого топлива. Что это такое? Да ничего хитрого – это просто доля выгоревшего основного топлива от начального его количества. Если мы говорим об обычных, тепловых, атомных реакторах, то основное топливо – привычный нам уран-235. Для реакторов РБМК (того самого, «чернобыльского» типа) степень выгорания урана-235 составляет от 0,35 до 0,37, для реакторов типа ВВЭР степень выгорания – от 0,30 до 0,33. С этим показателем, в свою очередь, связана глубина выгорания топлива – это и есть то, что уже можно считать в денежных единицах. Глубина выгорания – количество выработанной электроэнергии за топливную компанию (от момента погружения ТВЭЛов в реактор до момента их выемки) на единицу массы первоначально загруженного топлива. В этом случае речь идет обо всем топливе – и о том, которое «горит» и о том, которое выполняет практически роль некоего балласта. Для тепловых реакторов учитывают все количество урана – и «балластового» урана-238 и «горящего» урана-235. Измеряют глубину выгорания в МВт сутки на 1 тонну тполива. Чем это удобно? Да вот как-то затруднительно непосредственно измерить в граммах массу продуктов деления внутри реактора – уж очень много измеряльщиков придется израсходовать, знаете ли. Зато количество энергии, выделившейся в активной зоне реактора – величина измеряемая с хорошей точностью. А теоретическая атомная физика помогает понять все остальное. 1 грамм урана при своем делении за сутки выделяет 1 МВт тепловой энергии и 1 грамм продуктов деления. Полную массу загруженного в реактор урана мы тоже знаем – стало быть, глубина выгорания является величиной, легко и точно измеряемой.

Разумеется, разные соединения урана характеризуются разной глубиной его выгорания. Например, 1 тонна чистого, металлического урана за сутки выделяет от 3’000 до 3’500 МВт тепловой энергии, а вот соединения урана – куда больше. Горящий в «классических», тепловых реакторах диоксид урана – вещество пористое, поэтому способен накопить внутри себе куда больше продуктов деления без изменения формы ТВС, без деформации трубок. Потому глубина выгорания топлива в реакторах типов РБМК и ВВЭР – от 20 000 до 100 000 МВт на тонну оксида урана за сутки. Логически совершенно очевидно: чем больше глубина выгорания топлива, тем больше мы получаем энергии с каждой тонны этого топлива. 100 000 – это пока теория, а практика дает среднюю цифру для ВВЭР-реакторов в 50 000 МВт на тонну оксида урана за сутки. Чем больше глубина выгорания – тем экономичнее топливо, тем меньше цена генерируемой электроэнергии. Чтобы экономика МОКС-топлива не проигрывала экономике обычного ядерного топлива (диоксида урана), глубина его выгорания должна составлять не менее 70 000 МВт в сутки на тонну топлива. Еще выше требуется глубина выгорания для СНУП-топлива – его производство дороже не только производства «классического» топлива, но и дороже производства МОКС-топлива.

Но тут, если вы заметили, мы даем просто определения характеристик, а подробности того, как идет борьба за увеличение глубины выгорания ядерного топлива требует, разумеется, отдельной статьи и, возможно, даже не одной. Нефть и газ дешевеют – значит, Росатом обязан увеличивать глубину выгорания и «классического» ядерного топлива, предназначенного для ВВЭР. Спасибо, Ольга – подсказки от вас обеспечили нам работу вот уже на 3-4 заметки.

«Однако свинцовый реактор имеет потенциальные преимущества перед натриевым. Свойства основных компонентов БРЕСТ (свинцовый теплоноситель и плотное нитридное топливо) естественным образом исключают два класса наиболее тяжелых аварий – с неконтролируемым ростом мощности и потерей отвода тепла. За счет упрощения систем безопасности (по сравнению с ВВЭР) может быть достигнута экономическая конкурентоспособность.»

Нет, это просто прекрасно: написать в скобочках «свинцовый теплоноситель» и устремиться дальше. А что такое несколько сотен тонн расплавленного свинца, циркулирующего по трубам – вы вообще представляете? Ну, вот на пальцах: что за материал для этих труб, какой такой насос рассчитан прокачку свинца, где и как разогреть тот свинец, как поддерживать его в жидком состоянии? Главный циркуляционный насос ВВЭР – уже произведение инженерного искусства, так он ведь воду гоняет, а тут речь совсем о другой жидкости. Вот хоть что делайте, но БРЕСТ требует еще одной статьи и снова есть подозрение, что в одну уложиться невозможно будет. Уж слишком много действительно прорывных технологий требуется для такого реактора – Росатом подобрал очень точное название. И от «Геоэнергетики» – новая порция благодарности Ольге Ганжур, на подсказках которой мы видим вот уже от 4 до 6 статей.

«БН-1200 обладает коэффициентом воспроизводства 1,2. Это значит, что одна такая установка произведет компоненты топлива для себя и для двух традиционных реакторов типа ВВЭР.»

Ой. Коэффициент 1,2 означает нечто совсем иное: каждый загруженный в БН-1200 килограмм плутония на выходе превратится в кило двести грамм, вот и все. По какой такой причине он станет компонентом топлива сразу для трех реакторов, спрашивается? Нет, Ольга при этом совершенно права, просто надо намного подробнее рассказать о новом виде ОЯТ – отработанном МОКС- топливе реакторов на быстрых нейтронах. Исходный состав топлива – уран в комплекте с плутонием, на выходе мы получим совсем другой состав, чем в случае с урановым топливом. Да-да, все правильно – это готовый материал еще для одной статьи от нашего сайта.

Остается надеяться, что 7 – счастливое число, и нам их будет достаточно для того, чтобы полностью описать все то, чего статья в КП только коснулась. В общем – большое спасибо большому СМИ, который не дает «Геоэнергетике» скучать и жаловаться на отсутствие тем! И – низкий поклон Ольге Ганжур за ее попытку одной статьей «закрыть» ВСЮ тему закрытого ядерного топливного цикла.

Если мы ничего не упустили – это первая такого рода попытка в федеральных СМИ. И это – просто здорово: значит, все больше людей интересуются этой замечательной темой, все больше людей хотят понимать, что такое наш атомный проект. Это настолько здорово, что, если вы заметили, «Геоэнергетика» ни словечка не проронила про конкурентов Росатома, не ёрничала по этому поводу. Даже если очень захотеть, все равно не получится: в создании технологии реакторов на быстрых нейтронах Россия нашла настолько далеко вперед, что конкурентов найти просто не удается.

Вконтакте

Закрытие ИП