Атомный прорыв. О чём договорились Россия и Китай?
25 марта
Константин Двинский
Одним из документов, подписанных в рамках визита Си Цзиньпина в Россию, является комплексная программа долгосрочного сотрудничества в области реакторов на быстрых нейтронах и замыкания ядерного топливного цикла. Стороны взаимодействия - "Росатом" и агентство по атомной энергии КНР
В этой сфере России, действительно, есть чем похвастаться. Давно хотел посвятить данной теме материал, и вот нашёлся важный инфоповод. Итак, "Росатом" - мировой лидер в практическом освоении технологий замкнутого ядерного топливного цикла. А наша страна - единственная в мире, активно эксплуатирующая промышленные реакторы на быстрых нейтронах.
В сентябре 2022 года в области атомной энергетики произошло поистине фундаментальное событие:
"Быстрый" реактор БН-800 Белоярской АЭС впервые был выведен на 100% уровень мощности с полной загрузкой инновационным МОКС-топливом
Чтобы оценить масштаб произошедшего, придётся немного погрузиться в теорию. Несмотря на то, что тема достаточно узкоспециализированная и не очень простая для восприятия, я считаю важным освещать подобные вещи. Так как данное событие является, без прикрас, эпохальным. Многие специалисты отрасли даже назвали это изобретением "вечного двигателя". Ну или, как минимум, шагом к его изобретению.
Будем разбираться. Ключевым изотопом урана, с которым работает вся наша атомная энергетика является уран-235 (почему - отдельная тема). Его получают из исходного сырья - урана-238, который в свою очередь добывают из урановой руды. После извлечения уран-235 проходит процесс обогащения (т.е. в нем увеличивают процентное содержание урана). Так вот. В итоге всех этих манипуляций на складах остаётся большое количество так называемого обедненного урана.
Именно что обедненного, а не "обнуленного", так как довести содержание урана-235 до абсолютного нуля никак не получается. Да, наша технология тут более продвинутая, чем, к примеру, европейская (у них остаётся 0.3%, у нас - 0.1%), но всё равно частички наличествуют. Просто так выкинуть - жалко. Всё-таки из тонны руды добывается только 7 грамм "нужного" урана. Не для того его с таким трудом извлекали, чтобы взять да избавиться.
Отсюда и возникла нетривиальная задача - извлечь из оставшегося в обедненном уране все крохи энергии урана-235 до последнего атома. Т.е. добиться максимального выгорания ядерного топлива.
Далее. Есть ещё одна "бесполезная" казалось бы вещь - отработавшее ядерное топливо (ОЯТ). Так вот из него также можно получать во-первых, энергетический плутоний, т.е. плутоний-239 вкупе с примесями "лишних" изотопов 240 и 241 (именно эти добавки не дают ему возможность быть примененным для ядерного оружия). А во-вторых, всё тот же не догоревший уран-235.
Так вот в комплекте эти два вещества - уже новое ядерное топливо, которое получило название МОКС-топливо. Использовать его просто в качестве добавки к обычному ядерному топливу экономически менее эффективно. Поэтому стали думать, куда бы его применить.
С этой целью были активизированы работы по созданию тех самых реакторов на быстрых нейтронах. Чтобы не перегружать читателя техническими деталями, сразу перейду к основному выводу - процесс в таких реакторах становится более эффективным. А главное - позволяет получать больше энергии из меньшего количества топлива.
Плюс позволяет вовлечь в работу обедненный уран-238, количество которого в мире переваливает за сотни тысяч тонн. По некоторым подсчетам, такого количества ядерного топлива может хватить ни много ни мало, а на пару тысяч лет.
А теперь ещё раз повторю ту новость, которой и был посвящен мой материал - в сентябре 2022 года в России на полную мощность был выведен реактор на быстрых нейтронах БН-800 Белоярской АЭС, использующий то самое МОКС-топливо, состоящее из смеси урана-плутония.
Что это значит? До замыкания ядерного топливного цикла расстояние все меньше, а развитие технологии выходит на конечную стадию. Опять же не буду вдаваться в подробности, но если кратко, то пока в активной зоне нет стержней с обедненным ураном-238 - стоят металлические. И именно это предстоит доработать. Однако если это получится, то коэффициент восстановления делящегося материала превысит единицу - вот он "вечный двигатель".
Ну и, наконец, последнее. Я уверен, что читатель задался закономерным вопросом: если Россия в данной отрасли - №1, то зачем нам Китай? Уже не хотим ли мы задарма поделиться своим уникальными технологиями? Нет. Китаю тоже есть что предложить. По некоторым вопросам Поднебесная умудрилась обойти даже могучий "Росатом". И имя им - гелиевые высокотемпературные реакторы.
Так что в атомной отрасли готовится, действительно, фундаментальное многолетнее сотрудничество двух гигантов. За атомной энергетикой стоит будущее. И Россия в нём - в авангарде.
via