Атомный прорыв России

Если в прошлом веке с атомной энергетикой связывали веру в «светлое будущее», то ныне ее побаиваются, что легко объяснимо после катастроф в Припяти и Фукусиме. Тем не менее, отказаться от атомной энергетики человечество не может — она будет развиваться. И вполне вероятно, что лидером в создании реакторов нового поколения станет Россия.

Проблема отходов

Вся современная атомная энергетика основана на применении реакторов на медленных «тепловых» нейтронах. В качестве топлива в них используются уран-235. Однако урана-235 в добываемой руде очень мало, его приходится обогащать, что довольно дорого и трудоемко. В итоге получается смесь из изотопов урана-235 (5%) и урана-238 (95%).

В процессе выделения энергии происходят превращения элементов. Уран-235 расщепляется, беднеет. Уран-238, из которого и состоят в основном топливные стержни, не расщепляется, но его небольшая часть, поглощая нейтроны, переходит в плутоний-239. После завершения эксплуатации в отработанном топливе содержится 94% «бесполезного» урана-238 и нарабатывается около 1% плутония-239; остаток приходится на другие продукты деления. Такую смесь использовать для выработки энергии в современных реакторах невозможно. Хуже того, она активно фонит, и ее нельзя просто зарыть в землю — нужны специальные хранилища, обслуживание которых потребует сотни (!!!) лет. Количество таких хранилищ растет: только в России набралось уже 18 тысяч тонн отработанного топлива, и каждый год добавляется 670 тонн. Даже если завтра человечество полностью откажется от атомной энергетики, хранилища все равно придется строить, тратя силы и ресурсы.

Однако существует способ использовать отработанное ядерное топливо еще раз и с куда большей эффективностью. Для этого необходимо построить реактор на «быстрых» нейтронах. В нем процесс превращения элементов выглядит по-другому: из урана-238 прямо получается плутоний-239. То есть в ходе эксплуатации не только выделяется энергия, но и накапливается плутоний, который впоследствии можно выделить химическим путем, создавая из него новое топливо, как для «медленных», так и для «быстрых» реакторов. Таким образом, исчезает нужда в добыче новой урановой руды — накопленного в хранилищах ядерного топлива, которое лежит сейчас бесполезным грузом, хватит на многие десятилетия.

Технические сложности

Казалось бы, идея прекрасна, но почему-то даже богатые государства не спешат строить реакторы на «быстрых» нейтронах. В 1970-е годы работы над такими реакторами велись и в СССР, и в США, и в Европе, однако позднее почти все проекты были заморожены. Почему? Дело в том, что запуск и поддержание процесса цепной реакции в реакторе на «быстрых» нейтронах — нетривиальная техническая задача. Прежде всего, нужно отказаться от воды, которая применяется на обычных атомных электростанциях в качестве замедлителя нейтронов и теплоносителя. Вообще замедление и поглощение свободных нейтронов необходимо снизить до минимума. В качестве же теплоносителя, который и будет передавать энергию во внешнюю среду, можно использовать жидкие металлы: натрий, калий, свинец, висмут и ртуть. И вот тут начинаются большие трудности. Каждый из предложенных теплоносителей капризен по-своему. Натрий и калий горят и бурно реагируют с водой. Свинец и висмут при падении температуры превращаются в твердый кусок металла. Ртуть настолько быстро разъедает материалы конструкции реактора, что от нее сразу и навсегда отказались.

И еще одно немаловажное обстоятельство — нарабатываемый плутоний-239 имеет намного более высокую радиоактивность, чем уран. Поэтому его использование в больших количествах требует особых средств защиты. Компоновочные схемы реактора получаются громоздкими, а выход энергии не окупает затраты на эксплуатацию такой сложной системы.

В конце 1980-х годов интерес к реакторам на «быстрых» нейтронах вновь вернулся, ведь технологии шагнули далеко вперед. Были построены реакторы «Мондзю» в Японии, «Суперфеникс» — во Франции, «БН-600» — на Белоярской АЭС в Свердловской области. Самым «несчастным» оказался японский проект: после первых же пробных запусков произошла утечка натрия, а компания-разработчик пыталась скрыть происшествие, что привело к скандалу. Лишь через пятнадцать лет после постройки, в 2010 году, «Мондзю» запустили на сниженной мощности, однако вскоре при перезагрузке топлива в реактор уронили трехтонный кран, который тут же утонул в жидком натрии. Достать его смогли только через год, затем были зафиксированы сбои в системе управления, реактор заглушили, и сегодня будущее этого проекта под вопросом.

В настоящее время только российские физики могут похвастаться, что у них есть действующий реактор на «быстрых» нейтронах — «БН-600», доставшийся в наследство от СССР и с 1980 года успешно вырабатывающий энергию.

Русский «Прорыв»

В 1945 году Энрико Ферми, великий физик, построивший первый в истории урановый «котел», заявил: «Первая страна, которая разработает реактор на быстрых нейтронах, получит конкурентное преимущество в использовании атомной энергии».

Сегодня на Белоярской АЭС работают два промышленных реактора: старый «БН-600» и новейший «БН-800», энергопуск которого запланирован на второе полугодие 2015 года. Принципиальное отличие «БН-800» от предшественника в том, что старый реактор работал на классическом топливе (то есть уране-235), а в новом используется уран-плутониевое «мокс-топливо», которое как раз и производят из запасов оружейного плутония или из отработанного ядерного топлива.

И все же при всех ожидаемых преимуществах «БН-800», он не сделает революцию в энергетике. Проблема в том, что себестоимость электричества, полученного с его помощью, все равно будет как минимум в два раза превышать себестоимость электричества, вырабатываемого на обычных реакторах. И до тех пор, пока обогащенный уран-235 имеется на рынке в достаточных количествах, вряд ли «БН-800» сможет составить реальную конкуренцию кому-либо.

Впрочем, есть еще один проект, который позволит решить и эту проблему. В марте общественности была представлена программа «Прорыв», которая наконец-то позволит перейти от теоретизирования к практике, запустив первый в мире реактор на «быстрых» нейтронах четвертого поколения, который можно будет использовать в любом районе мире, не опасаясь за экологию и безопасность.

Реактор «Брест-300» был придуман двадцать лет назад, однако решение о возобновлении работ над ним руководство «Росатома» приняло сравнительно недавно — в 2012 году. В качестве теплоносителя реактор использует свинец, в качестве топлива — уран-плутониевую смесь. Поставляться реактор будет в комплекте с заводом-модулем, в котором эта смесь в виде элементов-таблеток будет производиться из отработанного ядерного топлива, накопленного в хранилищах. Хотя для работы реактора нужны даже более высокие температуры, чем в традиционных схемах, он оказывается более безопасным за счет используемого свинца, ведь если будет нарушена его целостность (например, после террористического акта), то свинец просто остынет и затвердеет, создав непроницаемую защитную оболочку вокруг активной зоны.

Строительство опытно-демонстрационной электростанции с реакторной установкой «БРЕСТ-ОД-300» и пристанционным топливным циклом начнется на Белоярской АЭС в следующем году. Впоследствии планируется создать более мощный серийный реактор «Брест-1200», который можно будет поставлять любым заказчикам, включая зарубежных.

Больше того, помимо программы «Прорыв» в России разрабатываются новые типы компактных мобильных реакторов и даже реактор для космических буксиров. Наша страна уверенно выходит в лидеры атомной энергетики, собираясь поставлять станции и чистое электричество по всему миру. И в этом залог нашего будущего благосостояния, которое не будет больше зависеть от цен на нефть или газ.

Антон Первушин 


Рубрика сайта: ЗАГЛЯНЕМ В БУДУЩЕЕ
Отправить ссылку другу


0


Рубрики

Лола Монтес: первая феминистка

Лола Монтес: первая феминистка

Она была неуживчива, норовила в лицо говорить дуракам правду – даже если это были высокопоставленные или коронованные дураки!

Богиня Рейна

Богиня Рейна

Белокурая красавица… Выдающийся режиссер… Ведьма… Как только ни называли самую знаменитую Львицу прошлого века – Лени Рифеншталь.

История индейской принцессы: сказка от Диснея и позорный миф

История индейской принцессы: сказка от Диснея и позорный миф

Реальная история Покахонтас была печальной. Европейцы и американцы должны ее считать постыдной.

Правила для конфликтных пар

Правила для конфликтных пар

Если знать принцип зодиакальных конфликтов, можно заранее постелить соломки. Астролог Валерия Браво рассказывает...


ДАР ТВОРИТЬ ДОБРО

ДАР ТВОРИТЬ ДОБРО

Интервью с потомственной ясновидящей, практикующим магом Ольгой Михайловной Боженовой.

МЕДИТАЦИЯ ДЕКАБРЯ

МЕДИТАЦИЯ ДЕКАБРЯ

В ноябре мы сосредоточим внимание и силу на течении воздуха.

МЕСЯЦ CТРЕЛЬЦА

МЕСЯЦ CТРЕЛЬЦА

Астрологический прогноз Сергея Симакова для всех знаков Зодиака. 

НОВЫЙ НОМЕР "СТУПЕНЕЙ"!

НОВЫЙ НОМЕР "СТУПЕНЕЙ"!

Вышел в продажу новый номер журнала "Ступени Оракула"!

Loading...

Астрологический прогноз — способ узнать будущее

Составлять астрологические прогнозы люди научились еще множество веков назад для того, чтобы иметь возможность лучше подготовиться к сюрпризам, которые готовит нам судьба. Ориентация в реальной жизни по небесным светилам является одним из способов приоткрыть завесу будущего. Звезды способны рассказать нам о предстоящих событиях и определить наши действия.

Каждый вправе сам решать, верить или не верить в астрологический прогноз, но тот факт, что астрология — это реальная наука со своими методами исследования и неоспоримыми результатами, сомнений не вызывает. Ни один астрологический прогноз не претендует на то, чтобы его воспринимали как единственно возможную истину. Предсказания по звездам дают нам путеводную нить, тему для размышлений и рекомендации, которые могут быть выполнены или нет в зависимости от личных пожеланий человека. Каждый волен строить судьбу по своему сценарию, но звезды способны помочь нам избежать некоторых ошибок, вовремя ухватиться за счастливый шанс и просто сделать жизнь немного легче и светлее.