26 Октября 2016 г.

Россия на пороге создания нового реактора на быстрых нейтронах

Россия на пороге создания нового реактора на быстрых нейтронах
Строительство реактора на быстрых нейтронах БН-800, недавно запущенного на Белоярской АЭС.
Фото: tesiaes.ru

В промышленной зоне расположенного в городе Димитровграде Ульяновской области атомного «Государственного научного центра «НИИАР» Росатом строит Многоцелевой быстрый исследовательский реактор (МБИР). Эта установка станет самым крупным не только в России, но и во всем мире специализированным ядерным реактором для проведения научных исследований. На базе МБИР создается Международный центр исследований (МЦИ), к участию в котором Россия приглашает всех желающих. Переговоры о партнерстве в рамках МЦИ уже прошли с Францией, ЮАР, Южной Кореей, Индией, Казахстаном, Беларусью и рядом других стран, где традиционно уделяют особое внимание развитию ядерных технологий.

Стоит напомнить, что подавляющее большинство материаловедческих исследовательских реакторов в мире введено в строй более 40 лет назад, то есть парк исследовательских реакторов сильно устарел. Международное научное сообщество начинает испытывать дефицит в современных крупных исследовательских реакторах, которые необходимы для развития технологий «Generation 4», а также продления сроков действующих реакторов АЭС и повышения их эффективности. К 2020-2025 гг. мировая экспериментальная база во многом себя исчерпает, поскольку многие исследовательские реакторы выработают свой ресурс или не будут обладать необходимыми научными возможностями.

стройка_мбир.jpg

Строительная площадка Многоцелевого быстрого исследовательского реактора (МБИР). Димитровград, Ульяновская область.

В России создание нового Многоцелевого быстрого исследовательского реактора (МБИР) ведется в рамках утвержденной правительством Федеральной целевой программы «Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010-2015 годов и на перспективу до 2020 года».

Суть программы заключается в формировании новой технологической платформы ядерной энергетики, в основе которой переход на замкнутый ядерный топливный цикл с реакторами, работающими на быстрых нейтронах.

Быстрые реакторы, или реакторы на быстрых нейтронах - это реакторы с жидкометаллическим (натрий, свинец, сплав свинца и висмута) теплоносителем. Именно быстрые реакторы, в которых есть избыток нейтронов, позволяют одновременно гарантировать исключение тяжелых аварий на АЭС, и окончательное решить проблемы отработавшего топлива (ОЯТ) путем сжигания минорных актинидов.

Основное предназначение МБИРа – в проведении массовых реакторных испытаний инновационных материалов и макетов элементов активных зон для ядерно-энергетических систем «Generation 4» (или Поколения 4), включая реакторы на быстрых нейтронах с замыканием топливного цикла и тепловые реакторы малой и средней мощности.

Сегодня в России успешно работает исследовательский реактор на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем БОР 60, однако его возраст уже перевалил за 45 лет. Принципиальное отличие реактора МБИР от установки БОР 60 заключается в том, что первый проектируется и строится как исследовательская установка.

Дизайном МБИР предусмотрено наличие трех независимых петель, которые могут использоваться для испытания различных теплоносителей (газ, свинец, раствор солей) и, соответственно, проведения материаловедческих исследований в данных средах. Также МБИР практически в три раза больше БОР 60, что позволит увеличить количество экспериментов. Срок ввода МБИРа в эксплуатацию в соответствии с федеральной программой – 2019 г.

Мировая тенденция развития быстрых исследовательских реакторов показывает, что к 2025 г. МБИР можем стать единственной подобной установкой в мире.

Тепловая мощность реактора МБИР составит 150 МВт (электрическая – 55 МВт). Максимальная плотность потока нейтронов  5.3·1015 н/(см2·с) – по этому параметру МБИР будет одним из самых мощных исследовательских реакторов в мире. Максимальная скорость образования смещения на атом в канале – превышает 34 сна/год. Предусматривается, что новая исследовательская ядерная установка будет иметь несколько независимых петель с автономным охлаждением, набор инструментованных ячеек в активной зоне, а также большое количество ячеек для размещения материаловедческих сборок.

Технические характеристики МБИРа позволят решать широкий спектр задач, в том числе в области экспериментального обеспечения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию инновационных ядерно-энергетических установок нового поколения. Реактор позволит осуществлять отработку технологий замыкания топливного цикла и утилизации радиоактивных отходов, проводить комплексные исследования по радиационному материаловедению, включая создание новых конструкционных, топливных и поглощающих материалов, а также осуществлять комплексные экспериментальные работы с использованием нейтронного и других видов реакторных излучений для фундаментальных исследований.

мбир.jpg

Макет обустройства Многоцелевого быстрого исследовательского реактора (МБИР).

Мощность для исследовательского реактора не важна, но она прямо связана с нейтронным потоком, который и является главным инструментом исследований. А поток влияет на сроки набора дозы облучения – возможность провести эксперименты с облучением за три года вместо 10 лет безусловно важна для исследователей, и это и является главным преимуществом высокопоточного реактора, так же, как и возможность проведения экспериментов в более широком диапазоне температур.

На основе МБИРа создается самая современная исследовательская площадка не только для России, но фактически для всего мира. Росатом неоднократно заявлял, что открыт для взаимовыгодного сотрудничества в данном проекте со всеми заинтересованными сторонами, поэтому и возникла идея сформировать на базе МБИРа Международный центр исследований. Росатом предложил зарубежным партнерам уникальную возможность – принять участие в создании исследовательской инфраструктуры, которая нацелена на решение актуальных научных задач в обоснование инновационных реакторных концепций и будет отвечать всем передовым требованиям.

Универсальная исследовательская установка с высоким нейтронным потоком не может быть реализована в малом масштабе или на модульной основе, таким образом, высокая стоимость – неизбежный фактор. Данный факт приводит к идее, продвигаемой МАГАТЭ, а именно к региональным «центрам коллективного пользования», в рамках которых один реактор может обслуживать потребности многих стран.

Участвуя в проекте, международные партнеры смогут получить доступ к уникальному инструменту, которого нет больше нигде в мире, и при этом минимизировать и оптимизировать свои расходы.

Текущий год стал отправной точкой для проведения работ по созданию МЦИ. Росатом уже подписал два международных меморандума о сотрудничестве и планирует до конца года подписать еще несколько. Таким образом, будет сформирован круг ключевых участников, которые смогут активно влиять на развитие проекта и условия участия в нем.

В 2016 г. также может быть сформирован Консультативный совет, который начнет прорабатывать вопросы, связанные с научной программой МБИР. В 2017 г. можно ждать договоренностей между Росатомом и иностранными партнерами по ключевым вопросам участия, начнется процесс регистрации Международного центра исследований в качестве юридического лица. Важный момент – Российская Федерация оставляет за собой 40% в МБИР, что превышает все текущие потребности и покрывает прогнозируемые. В общем, можно с уверенностью сказать, что на МБИРе места хватит всем.

Андрей Ретингер, журналист-международник

Комментарии
08 Мая
РЕДАКТОРСКая КОЛОНКа

Марин Ле Пен не стала президентом Франции, так как не смогла завоевать левый электорат.

Инфографика: Кто и где готовил белорусских радикалов?
инфографика
Цифра недели

$270 млрд

в год составляет объем рынка государственных закупок в ЕАЭС. Для сравнения, годовой экспорт стран ЕАЭС составляет $308,4 млрд – Евразийский банк развития