Новые технологии атомщиков могут помочь в борьбе с изменением климата

Ученые-физики ищут новые способы сделать атомную энергетику безотходной и снизить риски аварий. В России в рамках этого движения развивают проектное направление «Прорыв»

Москва, 23 октября 2018, 18:26 — REGNUM  Обнародованный в начале октября Межправительственной группой экспертов по изменению климата доклад о потеплении глобального климата на 1,5 ⁰С от доиндустриального уровня призывает к более активным действиям мирового сообщества по снижению выбросов парниковых газов. Энергетическая отрасль на сегодняшний день является одним из основных производителей выбросов C02 в атмосферу. При этом ожидается, что уже через 20 лет — к 2040 году — производство электроэнергии в мире увеличится на 50%. Эксперты, призывающие сократить негативное влияние человечества на окружающую среду, предлагают активнее развивать безуглеродную энергетику. И здесь атомная генерация может сыграть одну из решающих ролей. Атомные станции гарантируют надежность поставок (в то время как другие возобновляемые (безуглеродные) источники зависят от природных условий, например солнца и ветра) и практически не производят выбросов CO2. Противники мирного атома настаивают на том, что опасность от радиационных аварий чрезвычайно высока, а проблема окончательного избавления от радиоактивных отходов еще не решена.

Впрочем, атомная энергетика не стоит на месте, требования к безопасности АЭС постоянно растут, а ученые-физики во всем мире ищут новые способы сделать атомную энергетику безотходной и снизить риски аварий. В России в рамках этого движения развивают проектное направление «Прорыв». Основными его задачами являются переход к замкнутому ядерному топливному циклу и создание двухкомпонентной ядерной энергетики. О том, что уже сделано и что еще предстоит сделать, шла речь на конференции «Замыкание топливного цикла ядерной энергетики на базе реакторов на быстрых нейтронах», которая прошла в Томске. Именно в Томской области начато строительство опытно-демонстрационного комплекса, объединяющего производство принципиально нового топлива — реактора со свинцовым теплоносителем БРЕСТ ОД-300, на котором планируется отработать технологии замкнутого ядерного топливного цикла.

Двухкомпонентность ядерной энергетики предусматривает сочетание АЭС с реакторами на тепловых нейтронах (реакторы ВВЭР) и реакторами на быстрых нейтронах и производства топливного цикла. Реакторы ВВЭР — это основа сегодняшней атомной энергетики России и экспортный продукт Росатома. Россия является на данный момент единственной страной, где эксплуатируются промышленные АЭС с быстрыми энергетическими реакторами (БН-600 и БН-800 на Белоярской АЭС). Таким образом, у нашей страны есть уникальная возможность для создания нового облика атомной энергетики.

Как напомнил руководитель проектного направления «Прорыв», специальный представитель ГК «Росатом» по международным и научно-техническим проектам Вячеслав Першуков, проект «Прорыв» фактически стартовал в 2012 году. К 2017 году была утверждена идеология двухкомпонентной и атомной энергетики, было начато строительство опытно-демонстрационного энергетического комплекса, состоящего из энергоблока с реактором БРЕСТ-ОД-300 со свинцовым теплоносителем и заводов по фабрикации ядерного топлива и переработке ОЯТ. К 2026 году должен быть запущен реактор БРЕСТ-ОД-300, а к 2030 году будет продемонстрировано замыкание ядерного топливного цикла. Начиная с 2026 года стоит задача экспорта идеологии и платформы двухкомпонентной атомной энергетики на весь мир, пояснил Першуков.

Строительство опытного демонстрационного реактора на площадке Сибирского химкомбината в Томской области предполагает проверку всех переделов замыкания ядерного топливного цикла. Первая часть средств из федеральной целевой программы была направлена на НИОКР в обоснование как РУ, так и производств топливного цикла, а также развитие технологий плотного нитридного топлива, которое будет использоваться в реакторе БРЕСТ ОД-300.

Как сообщил научный руководитель проектного направления «Прорыв» Евгений Адамов, во всем мире на сегодняшний день испытано около 150 твэлов (топливных элементов) с нитридным топливом. Коллективом российских специалистов из ВНИИНМ, НИИАР, СХК и других предприятий топливной компании Росатома «ТВЭЛ» было создано 18 топливных сборок, более 1000 твэлов с нитридным топливом прошли всю цепочку от изготовления, сборки в ТВС и до испытания в реакторе. Часть этих сборок прошла послереакторные исследования, и все твэлы остались герметичны.

На сегодняшний день на базе Сибирского химического комбината осуществляется первая часть проекта: строится модуль фабрикации (производства) и рефабрикации ядерного топлива. Практически всё оборудование для модуля уже изготовлено, часть поставлена на площадку, идет подготовка к монтажу, который начнется до конца этого года. Сейчас идет подготовка помещений для установки оборудования и проводятся мероприятия по подготовке к зиме, подаче тепла, чтобы монтаж оборудования можно было проводить в любое время.

Технология производства нового топлива отработана на стендовых испытаниях на комплексах экспериментальных установок КЭУ-1 и КЭУ-2. Как сообщил вице-президент по развитию технологий и созданию производств замкнутого ядерного топливного цикла АО «ТВЭЛ» Виталий Хадеев, испытания включали в себя полный цикл от порошка до изготовления кассеты с экспериментальным смешанным нитридным топливом, которое сейчас проходит испытания в быстром реакторе БН-600 (Белоярская АЭС, Свердловская область).

«Уникальная и большая победа всего «Прорыва» была обеспечена на этих стендах: именно на них нашли технологические возможности, отработали технологию на комплексных экспериментальных установках», — отметил вице-президент АО «ТВЭЛ», добавив, что облучение нового топлива на БН-600 показало неплохие результаты, позволяющие ожидать даже большего, чем было запланировано.

Отдельная тема для обсуждения — подготовка персонала для нового комплекса. По словам Хадеева, для ТВЭЛ, без сомнения, проще подготовить кадры для работы на производстве топлива, так как именно на предприятиях топливной компании, в том числе на СХК, сконцентрированы все необходимые компетенции. А вот для эксплуатации реакторной установки потребуются новые специалисты. На СХК есть программа по поиску и подготовке такого персонала, ведется работа с университетами, студентами, а также с концерном «Росэнергоатом», где сконцентрированы все специалисты, которые эксплуатируют атомные электростанции в нашей стране. В Росэнергоатоме выразили готовность провести полноценные стажировки на объектах концерна для тех операторов, которые будут проходить подготовку к работе на БРЕСТ-300. Таких специалистов потребуется как минимум 20−30 человек.

Примечательно, что почти всё оборудование на новом комплексе будет российского производства, из-за рубежа было осуществлено лишь две поставки.

«Самой большой победой в области импортозамещения я считаю изготовление на ООО НПО «Группа компаний машиностроения и приборостроения» (ГКМП) в Брянске комплекса для карботермического синтеза. Оборудование прошло все необходимые испытания на площадке изготовителя, оно уникально», — подчеркнул Виталий Хадеев.

Российская география поставок обширна: в частности, есть оборудование, произведенное СвердНИИхиммашем, оно будет использовано для изготовления и смешения порошка для топлива. Учитывая, что аппарат призван работать в автоматическом режиме, без участия оператора, к этому оборудованию предъявляются очень сложные требования с точки зрения работоспособности, гарантии невыхода из строя, автоматической наладки, всё это оборудование гораздо сложнее, нежели то, которое сегодня традиционно используется при производстве ядерного топлива. В поставках участвовало и предприятие из Ульяновской области — ООО НПФ «Сосны» (г. Димитровград) изготовило комплекс для прессования смешанного оксидного уран-плутониевого топлива.

В соответствии с утвержденным графиком модуль фабрикации топлива должен быть запущен в 2021 году. С 2023 года должны быть получены промышленные наработки нитридного топлива для первой загрузки в реактор БРЕСТ. В 2026 году ожидается окончание строительства и физический, а потом энергетический пуск реактора БРЕСТ-300. Модуль переработки должен быть принят в эксплуатацию в 2028 году.

Таким образом, всего через десятилетие мы можем стать свидетелями реализации нового атомного проекта, который поможет решить глобальные проблемы не только энергетики, но и изменения климата, и устойчивого развития.

«Реализуя проект «Прорыв», Россия впервые в мире может продемонстрировать все переделы ядерного топливного цикла с использованием реактора с естественной безопасностью БРЕСТ, — отметил генеральный директор ГК «Росатом» Алексей Лихачев. — Именно поэтому БРЕСТ является сегодня основой нового национального проекта».

«Очевидно, что мирный атом — самый перспективный и неисчерпаемый ресурс, — уверен заместитель губернатора Томской области по промышленной политике Игорь Шатурный. — С ним связаны не только долгосрочные расчеты, но и самые смелые проекты прогрессивных технологий. Проект «Прорыв», несомненно, является таким прогрессивным и определяющим для атомной отрасли. Логично, что проект реализуется на территории Томской области. Во-первых, потому что атомная энергетика — одна из самых инновационных областей, а Томская область — это центр инноваций. Во-вторых, на территории Томской области почти 70 лет назад основано одно из крупнейших предприятий отрасли — Сибирский химический комбинат. За прошедшие годы томские ученые и производственники накопили огромный опыт научно-технического сотрудничества в атомной сфере. В-третьих, ГК «Росатом» реализует в Томской области многие инвестиционные проекты, и наши инвестиционный, промышленный и, конечно, образовательный комплексы активно участвуют в данных проектах. Безусловно, мы рассчитываем, что Томская область будет активным участником многих совместных проектов, поскольку мы заинтересованы в развитии Северска как центра передовых ядерных технологий».

«Проект «Прорыв» направлен на исключение тяжелых аварий на атомных станциях, одновременно с этим стоит задача улучшить экономику атомной энергетики за счет отказа от дорогостоящих систем безопасности благодаря физическим свойствам самого реактора, — рассказал академик РАН, научный руководитель Института проблем безопасного развития атомной энергетики РАН Леонид Большов. Кроме того, проект позволяет повысить эффективность использования природного урана на быстрых реакторах. Наш институт активно участвует в этом проекте путем создания системы кодов для обоснования безопасности конструкции. Уже сегодня эти коды используются для поддержки лицензирования в Ростехнадзоре, целый ряд наших кодов использован в виртуальной модели реактора БРЕСТ-300. В проекте «Прорыв» делается расчет на то, что большая часть возможных неприятностей будет купироваться естественным образом, за счет физических законов, процессов, идущих без вмешательства извне».

Если Вы заметите ошибку в тексте, выделите её и нажмите Ctrl + Enter, чтобы отослать информацию редактору.
×

Сброс пароля

E-mail *
Пароль *
Имя *
Фамилия
Регистрируясь, вы соглашаетесь с условиями
Положения о защите персональных данных
E-mail