В конце сентября четвертый энергоблок Белоярской АЭС впервые был выведен на 100%-й уровень мощности. В нем находится реактор БН-800, который теперь будет работать на инновационном МОКС-топливе. Как сообщает Росатом, «это важный шаг в выстраивании двухкомпонентной атомной энергетики с замыканием ядерного топливного цикла». Образно говоря, Россия оказалась на пороге создания вечного ядерного реактора.
И для отечественной, и для мировой энергетики это эпохальное событие. Aif.ru объясняет почему.
Реактор превратится в «перпетуум мобиле»
Мы привыкли и считаем в порядке вещей, что отходы, образующиеся в процессе производства или потребления, максимально перерабатывают, чтобы в том или ином виде вернуть их в нашу жизнь. Рециклинг позволяет сократить количество используемых природных ресурсов, а также снизить выбросы парниковых газов — и то и другое хорошо для экологии.
Но повторное применение возможно не только для стекла, бумаги, пластика или алюминия, но и для ядерного топлива. Переход на замкнутый ядерно-топливный цикл — это стратегическое направление развития атомной отрасли, а в нашей стране его флагманом является Белоярская АЭС, расположенная в Свердловской области. На ней есть четыре энергоблока, и два из них работают на быстрых нейтронах, что позволяет превращать отработавшее ядерное топливо в новое топливо для АЭС, образуя замкнутый цикл его использования. В перспективе можно обеспечить им атомную энергетику на тысячелетия вперед, сделав ее безотходной, и тогда реакторы на быстрых нейтронах станут своеобразными вечными двигателями, которые будут снабжать потребителей копеечной электроэнергией.
«Раньше в реакторы загружали обычное урановое топливо, — объясняет суть технологии руководитель “Атоминфо-Центра”, главный редактор портала Atominfo Александр Уваров. — У урана есть два изотопа, но топливный из них только один — уран-235. Его содержание в природном уране очень мало — 0,7%. Таким образом, применяя природный уран в качестве топлива, мы его используем менее чем на 1%. Остальное идет в отход, и в итоге образуется плутоний — искусственный топливный элемент, который является делящимся веществом. Раньше его отправляли либо на склад, либо военным.
А теперь этот плутоний вернули в реактор, впервые выведя его на номинальную мощность. Такой вид ядерного топлива называется МОКС-топливом. И это первый шаг к замыканию топливного цикла. Когда этот плутоний отработает, часть его сгорит, отдав нам энергию, а другая часть будет переработана, и из нее сделают новое топливо, которое вновь загрузят в реактор, уже в третий раз!
По сути, реактор на быстрых нейтронах превратится в “перпетуум мобиле”. Это будет машина по переработке всего сырьевого урана, который мы извлечем из земли. Он весь будет вовлечен в производство электроэнергии. Что в итоге? Мы придем к тому, что за счет такой технологии сырьевая база российской атомной энергетики увеличится в 100 раз. Представьте: если раньше говорили, что урана нам хватит на 100 лет, то теперь его хватит на 10 тысяч лет! Или, к примеру, мы сможем количество атомных электростанций увеличить в 100 раз».
Первыми довели до ума
Скажем честно, Россия не является пионером в этой технологии. Зато она стала первой, кто решил довести ее до ума и преуспел в этом.
Если взглянуть на мировой опыт, то впервые реактор на МОКС-топливе построили французы. Было это в 1970‑е годы. Однако из-за нескольких инцидентов (внезапного резкого падения реактивности) его останавливали, запускали снова, потом снова останавливали и окончательно заглушили в феврале 2010 года, так и не выведя на проектную мощность.
Пытались развивать эту технологию и американцы, но в 2018 году по ряду причин от нее отказались. В Великобритании и Японии быстрым реакторам тоже не повезло. Единственными конкурентами в этой области для нас сейчас являются китайцы, которые, кстати, используют российское топливо с обогащенным ураном: они запустили экспериментальный быстрый реактор CEFR в 2011 году, а сейчас строят демонстрационный блок, который должен заработать в ближайшие годы.
«Хоть у нас и не было первенства в использовании этой технологии, сейчас мы в ней, безусловно, мировые лидеры, — уверен Александр Уваров. — На данный момент оба быстродействующих натриевых реактора работают в России. А то, что реактор БН-800, загруженный МОКС-топливом, выведен на 100%-й уровень мощности — это выдающееся событие, такое произошло впервые.
Между прочим, изначально задумывалось, что именно так, безотходно, должна работать ядерная энергетика. Этого не случилось, потому что после войны стояли другие задачи — обеспечить потребности военных. Им, во-первых, была нужна бомба, во-вторых, подводные лодки. Поэтому были запущены другие технологии, которые до сих пор применяются в атомной энергетике. Те реакторы, что сейчас используются на АЭС, изначально создавались для военных нужд.
В позднем СССР была предпринята попытка вернуться к технологии многократного использования ядерного топлива, вытянуть ее, но случилась авария в Чернобыле, а затем и распад страны. Таким образом, сейчас мы сделали то, что просто не успели сделать в СССР. И не просто повторили советские достижения, но и продвинулись вперед».
«Сделан еще один большой шаг»
Реактор БН‑800 на Белоярской АЭС с самого начала проектировался под МОКС-топливо. Но загружали его постепенно. В 2014 году начали с обычного урана, в январе 2021-го после очередной перегрузки доля МОКС-топлива выросла до трети, а в январе 2022-го — до двух третей. В конце июня в реактор загрузили последнюю треть топлива, а в сентябре наконец его запустили.
«Полная загрузка МОКС-топливом показывает, что сделан еще один большой шаг на пути к замкнутому ядерному циклу, — сказал директор Белоярской АЭС Иван Сидоров. — Применение МОКС-топлива позволит в десятки раз увеличить топливную базу атомной энергетики. А главное, в реакторе БН‑800 можно повторно, после соответствующей переработки, использовать облученное ядерное топливо других АЭС».