„ | Если это правда, то снимаю шляпу перед российскими физиками-ядерщиками. | “ |
Сорок три гектара территории, серые монолитные стены, обильно торчащая в небо арматура, краны и 600 рабочих. Через три года на этом месте, в закрытом городе Северске, в 25 километрах от Томска, начнет работать первая в мире Perpetuum Mobile мощностью 300 мегаватт — атомная станция с замкнутым топливным циклом и расплавленным свинцом в качестве теплоносителя. Предприятие называется опытным, так как супертехнологии для него пока рассчитаны лишь на математических моделях. Однако, проверив их на действующем реакторе, наши атомщики получат референтную АЭС нового поколения, оторвавшись от конкурентов из Toshiba, Areva и прочих на десятилетия. Проект, который имеет говорящее название «Прорыв», обещает энергию без опасности и, главное, без добычи урана.
Скептики и мирный атомПара слов для тех, кто считает мирный атом пережитком. Потребность человечества в энергии удваивается каждые 20 лет. Сжигание нефти и угля приводит к ежегодному образованию порядка полумиллиарда тонн сернистого газа и окислов азота, то есть по 70 килограммов вредных веществ на каждого жителя земли. Использование АЭС эту проблему снимает. Мало того, запасы нефти ограничены, а энергоемкость одной тонны урана-235 примерно равна энергоемкости двух миллионов тонн бензина.
Важна также себестоимость. На ГЭС киловатт-час электроэнергии обходится в 10-25 копеек, но гидропотенциал в развитом мире практически исчерпан. На угольных или мазутных станциях — 22-40 копеек, но встают экологические проблемы. На промышленных ветряных и солнечных электростанциях — 35-150 копеек, дороговато, да и кто гарантирует постоянный ветер и отсутствие облаков. Себестоимость атомной энергии — 20-50 копеек, она стабильна, создает куда меньше экологических проблем, чем сжигание нефти и угля, ее потенциал безграничен.
Наконец, российский мирный атом оказался почти вне конкуренции. В 2010 году, когда после 24-летнего «похолодания» многие страны снова захотели строить АЭС, наши реакторы оказались дешевле и не хуже японских, французских и американских прототипов. Более того, мы, в отличие от конкурентов, все эти годы строили АЭС — «Росатому» было что показать потенциальному заказчику.
Руководство госкорпорации грамотно распорядилось полученной форой. В итоге Westinghouse Electric в прошлом году обанкротилась. Toshiba, выкупившая ранее Westinghouse Electric, дышит на ладан. Финансовое состояние Areva тоже завидным не назовешь. Зато на «Атомэкспо-2016» приехали делегации 52 стран. У 20 из этих стран атомной энергетики до сих пор не было. Теперь они впервые появятся в Египте, Вьетнаме, Турции, Индонезии, Бангладеш — наши, российские АЭС.
Глубокий адОсновная проблема атомной энергетики сегодня — топливо. Рентабельно извлекаемого урана на земле осталось 6,3 миллиона тонн. При учетах роста потребления хватит приблизительно на 50 лет. Стоимость — около 50 долларов за килограмм руды сегодня, но по мере вовлечения в добычу менее рентабельных месторождений она будет расти до 130 долларов за килограмм и выше. Есть, конечно, добытые запасы, и не маленькие, но и они не навсегда.
Уран добывается тяжело или очень тяжело. В породе урановой руды бывает порядка 0,1-1 процента, плюс-минус. Залегают руды на глубине около километра. Температуры на разработках выше 60 градусов по Цельсию. Добытую породу необходимо растворить в кислоте, чаще серной, чтобы из раствора выделить урановую руду. На некоторых месторождениях под землю сразу закачивают серную кислоту, чтобы потом забрать ее вместе с растворенным ураном. Однако есть урановые породы, которые в серной кислоте не растворяются...
Наконец, в очищенном уране только 0,72 процента необходимого изотопа — уран-235. Того самого, на котором работают атомные реакторы. Выделить его — отдельная головная боль. Уран превращают в газ (гексафторид урана) и пропускают через каскады центрифуг, вращающихся со скоростью порядка двух тысяч оборотов в секунду, где отделяют легкую фракцию от тяжелой. Отвал — уран-238, с остаточным содержанием урана-235 0,2-0,3 процента, в 50-е годы просто выбрасывали. Но потом стали хранить в виде твердого фторида урана в специальных контейнерах под открытым небом. За 60 лет на земле накопилось порядка двух миллионов тонн фторида урана-238. Зачем его хранят? Затем, что уран-238 может стать топливом для быстрых атомных реакторов, с которыми до сих пор у атомщиков были сложные отношения.
Свинцом по натриюВсего в мире было построено 11 промышленных реакторов на быстрых нейтронах: три в Германии, два во Франции, два в России, по одному в Казахстане, Японии, Великобритании и США. Один из них — SNR-300 в Германии так и не был запущен. Еще восемь остановлены. Работающих осталось два. Как вы думаете где? Правильно, на Белоярской АЭС.
С одной стороны, реакторы на быстрых нейтронах безопаснее привычных, тепловых. В них нет высокого давления, нет риска пароциркониевой реакции и так далее. С другой — напряженность нейтронных полей и температура в рабочей зоне выше, сталь, которая бы сохраняла свои свойства при том и другом параметрах, изготовить сложнее и дороже. К тому же, в качестве теплоносителя в быстром реакторе нельзя использовать воду. Остаются: ртуть, натрий и свинец. Ртуть отпадает по причине высокой коррозионной активности. Свинец надо умудриться поддерживать в расплавленном состоянии — температура плавления 327 градусов. Температура плавления натрия — 98 градусов, поэтому все быстрые реакторы до сих пор делали с натриевым теплоносителем. Но натрий слишком бурно реагирует с водой. Случись повреждение контура... Как и вышло на японском реакторе «Мондзю» в 1995 году. В общем, с быстрыми оказалось слишком сложно.
Не волнуйтесь, не застынет— Не волнуйтесь, свинец в нашем реакторе «Брест-300» не только никогда не застынет, но никогда не охладится ниже температуры в 350 градусов, — рассказывает «Ленте.ру» руководитель проекта по созданию БРЕСТ-ОД-300 Андрей Николаев. — За это отвечают специальные схемы и системы. Это совершенно новый проект, не имеющий отношения к свинцово-висмутовым реакторам, которые стояли на подводных лодках. Здесь все разрабатывалось с учетом последних разработок, технологий, достижений. Это будет первый в мире быстрый реактор со свинцовым охлаждением. Недаром же он называется «Прорыв». Перед вами предприятие будущего — АЭС четвертого поколения с замкнутым топливным циклом.
По стройке полазить мне не дали — здесь гриф секретности. Фотографировать тоже не разрешили, поэтому снимки не мои. Их делал человек, которому заранее объяснили, с каких ракурсов можно запечатлевать объект, а с каких нельзя. Зато Андрей Николаев подробно объяснил, почему и в каком порядке строятся три завода «Прорыва» и как атомная станция может работать без урана.
Предприятие будет состоять из трех заводов: завод по производству топлива, собственно реактор и завод по переработке топлива. Завод по производству топлива будет фабриковать абсолютно нового состава твэлы, не имевшие аналога в мире. Это смешанное нитридное уран-плутониевое топливо — СНУП. Делящимся материалом в новом реакторе будет плутоний. А уран-238, сам не делящийся, будет попадать под облучение тепловыми нейтронами и превращаться в плутоний-239. То есть реактор «Брест-300» будет выделять тепло, электричество, а кроме того, для самого себя готовить топливо.
Двух зайцев одним выстреломВ мире сегодня работают 449 мирных промышленных атомных реакторов и еще 60 строятся. Во время эксплуатации этих реакторов, прошлых и будущих, возникает плановая проблема — отработанные тепловыделяющие сборки. Сначала их складывают в специальные ванны, где они несколько лет «остывают». Затем, «остывшие» твэлы складывают в «сухие» хранилища, где они накапливаются в больших количествах. Мощностей, способных перерабатывать отработанные сборки в разы меньше, чем необходимо. Почему? Потому что это очень сложно и дорого.
В проекте «Прорыв» будет построен собственный завод по переработке топлива. Как вы уже догадываетесь, завод этот будет не только уничтожать отгоревшее топливо, но выдавать на выходе сырье для новых сборок. Старые твэлы будут растворять в кислоте, возможно серной, затем на заводе с помощью непростых химических технологий разделят раствор поэлементно. Ненужное кондиционируют и захоронят, нужное используют. Кроме сырья для нового топлива, предприятие будет добывать из старых сборок редчайшие изотопы тяжелых элементов, востребованные в медицине, науке и промышленности.
Кстати, мощность реактора в 300 мегаватт выбрана не случайно. При этой мощности он будет производить столько же плутония, сколько потребляет. Такой же реактор с большей мощностью произведет больше топлива, чем потребит. Так что один раз загруженный реактор «Брест» будет работать как заурядный Perpetuum Mobile. Потребуется только небольшая подпитка предприятия обедненным ураном. Ну а уран-238, как я уже упоминал, накоплен атомной промышленностью в таком количестве, что хватит на вечность.
Большая кастрюля— Чтобы вы представили себе реактор, — продолжает Андрей Николаев. — Это кастрюля высотой 17 метров и диаметром 26 метров. В нее будут опущены тепловыделяющие сборки. Через нее будет циркулировать теплоноситель — расплавленный свинец. Все оборудование от и до только российского производства. Это будет совершенно безопасный реактор с запасом реактивности меньше единицы. То есть в соответствии с законами физики ему просто не хватит реактивности для разгона. Масштабные аварии на нем не-воз-мож-ны. Никогда не потребуется эвакуация населения. Любой сбой, если он случится, не выйдет за границы здания предприятия. Даже выбросов в атмосферу в результате гипотетической аварии не будет.
В реакторе «Брест-300» будет внедрена автоматическая очистка теплоносителя. Теплоноситель нового реактора, то есть свинец, не потребует замены никогда. Таким образом исключается еще один проблемный отход традиционной ядерной энергетики — ЖРО.
Проблемы решаются по ходуАвторы проекта «Брест-300» НИКИЭТ имени Доллежаля. Деньги выделяются в срок, строительство идет запланированными темпами, завод по фабрикации топлива начнет работать первым. Пуск реактора назначен на 2024 год. Затем будут достраивать модуль переработки топлива. Параллельно со строительством продолжаются работы по НИОКР. По результатам этих работ в строительство периодически вносятся изменения, поэтому окончательная финальная временная точка не называется.
У проекта «Брест» в академических кругах есть недоброжелатели. Это понятно, проект победил на конкурсе, в котором участвовали еще несколько именитых институтов. Критики называют технологии, используемые в «Бресте», — недоработанными. В частности, ставят под вопрос использование расплава свинца в качестве теплоносителя и так далее и тому подобное. Мы не будем влезать в детали, они слишком сложны и неоднозначны. С другой стороны — почему мы должны не доверять нашим атомщикам? Все проекты, которые СССР, а вслед за ним Россия делали в атомной отрасли, оказывались на шаг впереди западных и восточных аналогов. Так какие у нас основания полагать, что на этот раз что-то пойдет иначе? Мне кажется, стоит просто порадоваться за «Росатом» и ТВЭЛ и в то же время за себя, ведь это же наша корпорация.
Павел Орлов
Комментирование разрешено только первые 24 часа.
26 +0−0 | Igor Bortnovsky | 01:04:46 09/06/2017 |
Если это правда, то снимаю шляпу перед российскими физиками-ядерщиками. |
15 +0−0 | alex00 ru-border | 04:00:56 09/06/2017 |
Прорыв - хорошее название для ядерного реактора. Не такое крутое как Выброс, но всё-равно хорошее |
14 +0−0 | Vlad Mal | 01:55:08 09/06/2017 |
"киловатт-час электроэнергии обходится в 10-25 копеек" = херрассе наварчик: в Москве стоимость киловатчаса 4-6 рублей... |
11 +0−0 | Александр Улбутов | 08:01:05 09/06/2017 | ||||||
| ||||||||
Кому отходы, а кому и сырье. Почувствуй разницу! |
9 +0−0 | Григорий Кривицкий | 03:06:34 09/06/2017 | ||||||
| ||||||||
Затраты на менеджмент РАОЕЭС(зачеркнуто) транспортировку и преобразование. |
9 +0−0 | Алексей Левин | 02:49:31 09/06/2017 |
Здорово! Это прекрасно, что в сфере самых продвинутых технологий ядерной энергетики Россия впереди планеты всей. Так держать! |
8 +0−0 | Антип Большеухов | 05:09:54 09/06/2017 | ||||||
| ||||||||
Подобного рода критики всегда тормозили прогресс: "Как же так, автомобиль заменит лошадь? Это же железяка непонятно как работающая, недоработанная, а если она взорвется? Да и зачем, есть же лошади, на фиг эти новые технологии, это слишком дорого". По факту все прорывные технологии строятся без достаточной проработки, все подгоняется в процессе, когда уже на практике видны текущие проблемы. Это нормальный процесс. Россия остро нуждается в дешевой энергии и это правильный шаг в правильном направлении. |
8 +0−0 | User 982374928 | 00:24:02 09/06/2017 |
Россия вперед! :) Это я без всякого сарказма - реально верю, панимаишь, в нашу Рашу! |
7 +0−0 | Zepp Zinger | 09:56:23 09/06/2017 |
Беда журналистов постоянные попытки "умничать". Вот зачем писать "завод по фабрикации топлива", если это завод по производству топлива? Или автор считает, что так он выглядит умнее? С одной стороны "Ненужное кондиционируют", с другой "По стройке полазить мне не дали". Колхозник, рассуждающий об атомной энергетике получился. Вставил не к месту "непонятные слова" и получил "стремительный домкрат". |
7 +0−0 | Александр Улбутов | 08:02:57 09/06/2017 | ||||||
| ||||||||
Реактор-то нового типа, но и его смогли угробить криворукие хохлы! |
7 +0−0 | Андрей Немыкин | 07:46:48 09/06/2017 | ||||||
| ||||||||
Рф неплохо заработает на "отходах". |
7 +0−0 | Sergey Pechorin | 02:27:44 09/06/2017 |
Круто. Радует, что Росатом не только развивается, но и определенно лидирует в своей отрасли. Работать и еще раз работать - конкуренты не дремлют. Кстати, если не ошибаюсь, в подобных реакторах как бонус производится плутоний-238, очень нужный для РИТЭГов космических аппаратов. |
7 +0−0 | Андрей Чертихин | 02:06:56 09/06/2017 |
Дай то Бог чтоб все срослось. |
6 +0−0 | Игнат Нефедов | 14:14:50 09/06/2017 |
За быстрыми реакторами будущее, реально. Теплоноситель значения не имеет, хоть на сегодняшний день наиболее проработанным и является натриевый теплоноситель, референции опять же есть. Но дело даже не в этом. Замыкание ядерного топливного цикла - вот это главная задача, и она будет решена в ближайшие годы, я уверен. |
6 +0−0 | Pribor Sorok | 10:34:21 09/06/2017 |
Вот если бы еще страдания здешних экспертов в чистую энергию перевести..... |
6 +0−0 | unrealbore | 07:53:53 09/06/2017 | ||||||
| ||||||||
Ваш мосг уже превратился в помойку, хуже ему уже не будет. |
6 +0−0 | Антип Большеухов | 05:14:19 09/06/2017 | ||||||
| ||||||||
Это из серии пойду ради удовольствия подъезд матами распишу. Или наговорю гадостей в коментах. Свидетельствует об общей незрелости и отсутствии хотя бы среднего уровня интеллекта. Убогий игорь дурачок пыхтит что то, не обращаем внимание. |
6 +0−0 | Daghyu Pampam | 02:01:54 09/06/2017 | ||||||
| ||||||||
Автор путает брест и прорыв. Если добъют прорыв - это позволит всю планету утыкать безопасными и очень дешёвыми реакторами, что выведет человечество на новый уровень. |
6 +0−0 | Newborn Chaos | 01:19:46 09/06/2017 | ||||||
| ||||||||
Как при замкнутом цикле, топливо может быть дороже? |
5 +0−0 | Wlodzimierz Sharij | 13:40:47 09/06/2017 | ||||||
| ||||||||
Это комментарий из области "что удивительного в автомобиле мощностью 100 л.с. в то время как еще 100 лет назад умели строить паровозы мощностью в 1000 л.с." Вы демонстрируете потрясающее невежество. |