Прорыв
Идея создания вечного двигателя занимает человечество с тех пор, как в его жизнь вошло электричество. С появлением ядерной энергетики ученые максимально приблизились к ее реализации. Сейчас разработки в этой области практически завершены, и атомная промышленность как никогда близка к замыканию ядерного топливного цикла. Впервые произойдет это в России, где уже идет создание первой двухкомпонентной системы. В ее рамках отработавшее ядерное топливо (ОЯТ) из одного вида реакторов — наиболее распространенных тепловых — будет становиться новым топливом для другого типа установок — на быстрых нейтронах.
Путь к этому занял более 30 лет, хотя первые реальные исследования начались еще раньше — в 1980-х годах, когда на Белоярской АЭС был запущен энергоблок с реактором на быстрых нейтронах БН-600, а затем в 2015 году и БН-800. Все эти десятилетия они позволяли накапливать необходимые компетенции. Очередным шагом к замыканию ядерного цикла стал перевод реактора БН-800 на МОКС-топливо, получаемое из ОЯТ. И это единственная установка в мире в промышленной эксплуатации на таком виде топлива.
Первую в мировой истории полноценную замкнутую ядерную топливную энергосистему «Росатом» планирует запустить в 2030 году в рамках проекта «Прорыв» на площадке Сибирского химического комбинат» (СХК) в Северске (Томская область). Опытно-демонстрационный энергетический комплекс станет первой в мире ядерной энергосистемой с замкнутым топливным циклом. В состав ОДЭК войдут три очереди: модуль фабрикации/рефабрикации СНУП-топлива, АЭС с реактором БРЕСТ-300 и модуль переработки отработавшего ядерного топлива.
В основе всего процесса — ключевая способность реакторов четвертого поколения на быстрых нейтронах самостоятельно нарабатывать топливо. В обычных реакторах на тепловых нейтронах природный уран-238 почти не используется и отправляется в отходы, а в реакторах на быстрых нейтронах он превращается в плутоний, причем нарабатывается его больше, чем сжигается, что дает его снова использовать для дальнейшего синтеза. Кроме того, реакторы на быстрых нейтронах способны дожигать наиболее радиоактивные и долгоживущие частицы — минорные актиниды.
«Такой механизм позволит в перспективе практически полностью решить проблемы накопления радиоактивных отходов и, что также крайне важно, снять вопрос обеспеченности ураном», — подчеркивал президент Владимир Путин. Повторно перерабатываться будет практически весь объем отработавшего топлива (95%).
В конце сентября на площадке завода была смонтирована металлическая оболочка центральной полости реактора БРЕСТ-300, который станет одним из ключевых объектов системы. Внутри оболочки расположится корзина активной зоны, где будет идти управляемая цепная ядерная реакция с выделением энергии. Туда будет загружено оборудование системы управления и защиты реактора и тепловыделяющие сборки с инновационным смешанным уран-плутониевым СНУП-топливом. С 2014 года такой вид сборок успешно эксплуатируется в белоярском реакторе БН-600.
На следующем этапе СХК начнет установку четырех оболочек периферийной полости, где будут размещены парогенераторы и циркуляционные насосы. Совместно они образуют контур циркуляции свинцового теплоносителя. В начале октября на площадку были доставлены заключительная, четвертая металлическая оболочка и внутренний кожух корзины активной зоны. Запуск ОДЭК и полученный там опыт станут первым шагом к полноценному переходу российской атомной промышленности на двухкомпонентную систему.