Станция, которая служит науке

08:00 — 21.08.2017

Станция, которая служит науке

Автор фото: Евгений Спирин

Станция, которая служит науке

08:00 — 21.08.2017

Белоярская атомная электростанция, которая расположена в Свердловской области является первой и единственной АЭС в мире, где в промышленной эксплуатации находится реактор на быстрых нейтронах. На прошлой неделе на ней побывал обозреватель «Деловой газеты».

Первенец быстрой энергетики

Началось знакомство со станцией с рассказа директора Ивана Сидорова и заместителя главного инженера по безопасности и надёжности Валерия Шаманского об истории объекта. А он действительно уникален. Во-первых, это первая в нашей стране чисто «гражданская» АЭС, построенная и введённая в эксплуатацию в 1964 году для производства электроэнергии в промышленных масштабах. До этого объекты с атомными реакторами были предназначены для проведения научных экспериментов, проверки на практике идей учёных, специалистов.

Конечно, и Белоярская станция тоже служит науке. Здесь отрабатывались новые технологии, конструкционные материалы, разновидности топлива. Так, сейчас она выбрана в качестве площадки для окончательной отработки элементов замкнутого ядерно-топливного цикла, который обеспечит нашей стране переход на новую технологическую платформу.

Преимущества быстрых нейтронов

Прежде чем рассказать о том, почему выбор учёных пал на Белоярку, стоит объяснить, что такое замкнутый топливный цикл.

Дело в том, что на большей части АЭС в мире установлены водо-водяные энергетические реакторы (ВВЭР), использующие изотопы делящегося урана-235. Его доля среди природных запасов этого элемента ничтожно мала, всего 0,7 процента. Остальное – уран-238, нерадиоактивный, который для нужд атомной энергетики, если бы существовали только ВВЭР, абсолютно бесполезен. Запасов же урана-235, по подсчётам специалистов, хватит человечеству ещё лет на сто, не больше. Но, к счастью, ученые давно, ещё на заре атомной эры, предложили выход. Это так называемые быстрые реакторы, то есть реакторы, работающие на быстрых нейтронах. Отличие распространённых реакторов на «тепловых» нейтронах, к которым относятся ВВЭР, от «быстрых» заключается в том, что в тепловых реакторах нейтроны, выделяющиеся при ядерной реакции деления, специально замедляются водой до достижения теплового равновесия с окружающей средой. Это позволяет создавать реакторы с наименьшей критической загрузкой топлива, используя уран низкого обогащения. Быстрый же реактор – это реактор без замедлителя нейтронов. По этой причине в качестве теплоносителя в них используется не вода, хорошо замедляющая нейтроны, а расплавленный натрий.

Шаги к безотходной технологии

Первый опытно-промышленный энергетический реактор на быстрых нейтронах, БН-350, был разработан в нижегородским опытно-конструторском бюро машиностроения (ныне АО «ОКБМ Африкантов») и начал работать в 1973 году в казахстанском городе Шевченко (сейчас Актау). Он был выведен из эксплуатации в 1999 году. А в апреле 1980 на Белоярской АЭС заработал второй быстрый реактор ОКБМ – БН-600. Его электрическая мощность, 600 МВт, почти вдвое превышала возможности БН-350.

Есть у нового реактора ещё одно преимущество. В нём изменена компоновка первого контура с петлевой на интегральную, в которой всё оборудование размещается в корпусе реактора. Это позволило повысить надёжность и безопасность работы. БН-600 единственный в мире быстрый реактор промышленного уровня мощности, который успешно эксплуатируется длительное время в коммерческом режиме. В апреле 2010 года реактор полностью отработал проектный срок службы – 30 лет. Но его конструкция сохранила достаточную работоспособность, что позволило получить лицензию на продление срока эксплуатации на 10 лет с перспективой дальнейшего увеличения ещё на пять лет. И, как заверил директор Белоярской станции Иван Сидоров, БН-600 будет работать и после 2025 года. На реакторе, по его словам, постоянно ведутся работы по повышению надёжности, экономичности. Так, за 37 лет проведено три модернизации, направленных на увеличение выгорания топлива с 7,2 до почти 12%. Следующая модернизация увеличит эту величину до 14%.

Ресурсы насосов увеличены в 2,5–3 раза. Кроме того, на БН-600 были проведены испытания 400 экспериментальных тепловыделяющих сборок.

Знакомьтесь: БН-800

А уже через три года после пуска БН-600 в ОКБМ начались работы над новым быстрым реактором – БН-800. Но последовавшие затем события – авария на Чернобыльской АЭС, перестройка – заставили на время отказаться от разработки. Впрочем, как говорят сами конструкторы, задержка на четверть века дала возможность доработать первоначальный проект, сделать его более безопасным.

Есть и другие удачные находки конструкторов. Практически в тех же габаритах корпуса реактора БН-600 тепловая мощность увеличена на 42% и, соответственно, электрическая мощность доведена до 880 МВт.

В проекте БН-800 принят ряд новых технических решений, обеспечивающих повышение уровня безопасности реакторной установки.

Значительно улучшены и экономические показатели энергоблока по сравнению с БН-600. Это достигнуто за счёт того, что мощность реактора увеличена в 1,4 раза без изменения диаметра корпуса, а также в связи с применением в проекте одной турбомашины вместо трёх в БН-600.

Физический пуск БН-800 состоялся 27 июня 2014 года, первое включение энергоблока в сеть – 10 декабря 2015, а в промышленную эксплуатацию был сдан 31 октября 2016 года.

Завтрашний день человечества начинается на Белоярске

Перед новым реактором, по словам заместителя главного инженера по безопасности и надёжности Валерия Шаманского, поставлена задача освоения и эксплуатации смешанного топлива, так называемого MOX-топлива, состоящего из урана и плутония. Наконец, на нем будут отрабатываться технологии замкнутого ядерно-топливного цикла. Иными словами, на быстрых ректорах в качестве топлива будет использоваться то, что в привычных водо-водяных реакторах уходит в отходы. По планам, уже в 2019 году реактор будет полностью переведён на MOX-топливо.

Ещё немного о физике быстрых реакторов. Ядра урана-238 не делятся, а захватывают нейтроны, в результате образуется новое вещество – плутоний, который также как уран-235 может быть использован в качестве «горючего» в ядерных реакторах. Причём в реакторах на быстрых нейтронах количество образующегося плутония существенно больше, чем в тепловых реакторах и может даже превышать количество первоначально загруженного делящегося материала в реактор. Это объясняется повышенным количеством нейтронов, рождающихся в таком реакторе, и рядом других нейтронно-физических особенностей. В результате быстрый реактор в процессе работы нарабатывает плутоний в количестве, достаточном для обеспечения себя новым топливом и изготовления определённого количества топлива для других реакторов. При реализации этого процесса путём переработки отработавшего топлива и изготовления нового смешанного уран-плутониевого топлива количество энергии, которое можно получить от природного урана, увеличивается примерно в 100 раз.

Преимуществами БН- 800 по сравнению с БН-600, уточняет Валерий Шаманский, являются возможность использования смешанного топлива, увеличение мощности без увеличения размеров оборудования. Кроме того, для увеличения безопасности введена система аварийного отвода тепла, разработаны пассивные гидравлические стержни аварийной защиты, которые останавливают реакцию. Их ввод в активную зону в случае аварии происходит без участия оператора. Также исключены ручные операции в системе перегрузки ядерного топлива.

Главное – безопасность

О безопасности атомной станции, её влиянии на окружающую среду рассказала специалист отдела охраны окружающей среды Татьяна Антропова. Показания постов составляют 0,06–0,12 мкЗв/час при среднем уровне радиационного фона на территории РФ 0,2 мкЗв/час. Иными словами, атомная станция фактически не влияет на радиоактивную обстановку. Сбросные воды Белоярской АЭС не оказывают влияния на качество воды Белоярского водохранилища. Это подтверждается результатами наблюдений в фоновом и контрольном створах.

Содержание радионуклидов в сбрасываемых водах составляет не более 1% от допустимого. В целом доля Белоярской АЭС в валовом объёме выбросов в атмосферный воздух, сбросах в водные объекты Свердловской области не превышает сотые доли процента.

 


Теги: Экономика

295

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии. Авторизуйтесь, пожалуйста, или зарегистрируйтесь, если не зарегистрированы.