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

Бледный, невзрачный, но сильный

Бледный, невзрачный, но сильный БзЮВсе вы знаете простенький цветок – цикорий: голубой, бледно-розовый или белый. На Украине и в России он во множестве произрастает на меже, на холмах и вдоль дорог.

Добрый дух дома

Добрый дух дома

Испокон веков главным защитником семейного очага считался, конечно же, Домовой. Для него устраивали праздник, дарили подарки – а он обеспечивал семейному очагу надежную защиту.

Ловушки на пути к богатству

Ловушки на пути к богатству

Финансовое благополучие начинается не с туго набитого кошелька, а с самоощущения: «Я благополучен, у меня хватает денег на все».

Египетский гороскоп

Египетский гороскоп

Каждым из нас управляет божество, которое не только предопределяет жизнь человека, но и наделяет чертами своего характера.


МЕДИТАЦИЯ АВГУСТА

МЕДИТАЦИЯ АВГУСТА

Медитация этого месяца посвящена гармонии, равновесию и защите.

МЕСЯЦ ЛЬВА

МЕСЯЦ ЛЬВА

Астрологический прогноз Сергея Симакова для всех знаков Зодиака. 

ОТДЫХ ПО ЗОДИАКУ

ОТДЫХ ПО ЗОДИАКУ

Планируем свой отпуск с помощью астрологии!

ЛУНА И ДАЧА

ЛУНА И ДАЧА

Лунный календарь садовода-огородника на весь сезон!

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.