Станция, которая служит науке
Белоярская атомная электростанция, которая расположена вСвердловской области является первой и единственной АЭС в мире, где впромышленной эксплуатации находится реактор на быстрых нейтронах. На прошлойнеделе на ней побывал обозреватель «Деловой газеты».Первенец быстрой энергетикиНачалось знакомство со станцией с рассказа директора ИванаСидорова и заместителя главного инженера по безопасности и надёжности ВалерияШаманского об истории объекта. А он действительно уникален. Во-первых, этопервая в нашей стране чисто «гражданская» АЭС, построенная и введённая вэксплуатацию в 1964 году для производства электроэнергии в промышленныхмасштабах. До этого объекты с атомными реакторами были предназначены дляпроведения научных экспериментов, проверки на практике идей учёных,специалистов.Конечно, и Белоярская станция тоже служит науке. Здесьотрабатывались новые технологии, конструкционные материалы, разновидноститоплива. Так, сейчас она выбрана в качестве площадки для окончательнойотработки элементов замкнутого ядерно-топливного цикла, который обеспечит нашейстране переход на новую технологическую платформу.Преимущества быстрых нейтроновПрежде чем рассказать о том, почему выбор учёных пал наБелоярку, стоит объяснить, что такое замкнутый топливный цикл.Дело в том, что на большей части АЭС в мире установленыводо-водяные энергетические реакторы (ВВЭР), использующие изотопы делящегосяурана-235. Его доля среди природных запасов этого элемента ничтожно мала, всего0,7 процента. Остальное – уран-238, нерадиоактивный, который для нужд атомнойэнергетики, если бы существовали только ВВЭР, абсолютно бесполезен. Запасов жеурана-235, по подсчётам специалистов, хватит человечеству ещё лет на сто, небольше. Но, к счастью, ученые давно, ещё на заре атомной эры, предложили выход.Это так называемые быстрые реакторы, то есть реакторы, работающие на быстрыхнейтронах. Отличие распространённых реакторов на «тепловых» нейтронах, ккоторым относятся ВВЭР, от «быстрых» заключается в том, что в тепловыхреакторах нейтроны, выделяющиеся при ядерной реакции деления, специальнозамедляются водой до достижения теплового равновесия с окружающей средой. Этопозволяет создавать реакторы с наименьшей критической загрузкой топлива,используя уран низкого обогащения. Быстрый же реактор – это реактор беззамедлителя нейтронов. По этой причине в качестве теплоносителя в нихиспользуется не вода, хорошо замедляющая нейтроны, а расплавленный натрий.Шаги к безотходной технологииПервый опытно-промышленный энергетический реактор на быстрыхнейтронах, БН-350, был разработан в нижегородским опытно-конструторском бюромашиностроения (ныне АО «ОКБМ Африкантов») и начал работать в 1973 году вказахстанском городе Шевченко (сейчас Актау). Он был выведен из эксплуатации в1999 году. А в апреле 1980 на Белоярской АЭС заработал второй быстрый реакторОКБМ – БН-600. Его электрическая мощность, 600 МВт, почти вдвое превышалавозможности БН-350.Есть у нового реактора ещё одно преимущество. В нём измененакомпоновка первого контура с петлевой на интегральную, в которой всёоборудование размещается в корпусе реактора. Это позволило повысить надёжностьи безопасность работы. БН-600 единственный в мире быстрый реактор промышленногоуровня мощности, который успешно эксплуатируется длительное время вкоммерческом режиме. В апреле 2010 года реактор полностью отработал проектныйсрок службы – 30 лет. Но его конструкция сохранила достаточнуюработоспособность, что позволило получить лицензию на продление срокаэксплуатации на 10 лет с перспективой дальнейшего увеличения ещё на пять лет.И, как заверил директор Белоярской станции Иван Сидоров, БН-600 будет работатьи после 2025 года. На реакторе, по его словам, постоянно ведутся работы поповышению надёжности, экономичности. Так, за 37 лет проведено три модернизации,направленных на увеличение выгорания топлива с 7,2 до почти 12%. Следующаямодернизация увеличит эту величину до 14%.Ресурсы насосов увеличены в 2,5 – 3 раза. Кроме того, на БН-600были проведены испытания 400 экспериментальных тепловыделяющих сборок.Знакомьтесь: БН-800А уже через три года после пуска БН-600 в ОКБМ началисьработы над новым быстрым реактором – БН-800. Но последовавшие затем события –авария на Чернобыльской АЭС, перестройка – заставили на время отказаться отразработки. Впрочем, как говорят сами конструкторы, задержка на четверть векадала возможность доработать первоначальный проект, сделать его болеебезопасным.Есть и другие удачные находки конструкторов. Практически втех же габаритах корпуса реактора БН-600 тепловая мощность увеличена на 42% и,соответственно, электрическая мощность доведена до 880 МВт.В проекте БН-800 принят ряд новых технических решений,обеспечивающих повышение уровня безопасности реакторной установки.Значительно улучшены и экономические показатели энергоблокапо сравнению с БН-600. Это достигнуто за счёт того, что мощность реактораувеличена в 1,4 раза без изменения диаметра корпуса, а также в связи сприменением в проекте одной турбомашины вместо трёх в БН-600.Физический пуск БН-800 состоялся 27 июня 2014 года, первоевключение энергоблока в сеть – 10 декабря 2015, а в промышленную эксплуатациюбыл сдан 31 октября 2016 года.Завтрашний день человечества начинается на БелоярскеПеред новым реактором, по словам заместителя главногоинженера по безопасности и надёжности Валерия Шаманского, поставлена задачаосвоения и эксплуатации смешанного топлива, так называемого MOX-топлива,состоящего из урана и плутония. Наконец, на нем будут отрабатываться технологиизамкнутого ядерно-топливного цикла. Иными словами, на быстрых ректорах вкачестве топлива будет использоваться то, что в привычных водо-водяныхреакторах уходит в отходы. По планам, уже в 2019 году реактор будет полностьюпереведён на MOX-топливо.Ещё немного о физике быстрых реакторов. Ядра урана-238 неделятся, а захватывают нейтроны, в результате образуется новое вещество –плутоний, который также как уран-235 может быть использован в качестве«горючего» в ядерных реакторах. Причём в реакторах на быстрых нейтронахколичество образующегося плутония существенно больше, чем в тепловых реакторахи может даже превышать количество первоначально загруженного делящегосяматериала в реактор. Это объясняется повышенным количеством нейтронов,рождающихся в таком реакторе, и рядом других нейтронно-физических особенностей.В результате быстрый реактор в процессе работы нарабатывает плутоний вколичестве, достаточном для обеспечения себя новым топливом и изготовленияопределённого количества топлива для других реакторов. При реализации этогопроцесса путём переработки отработавшего топлива и изготовления новогосмешанного уран-плутониевого топлива количество энергии, которое можно получитьот природного урана, увеличивается примерно в 100 раз.Преимуществами БН- 800 по сравнению с БН-600, уточняетВалерий Шаманский, являются возможность использования смешанного топлива,увеличение мощности без увеличения размеров оборудования. Кроме того, дляувеличения безопасности введена система аварийного отвода тепла, разработаны пассивныегидравлические стержни аварийной защиты, которые останавливают реакцию. Их вводв активную зону в случае аварии происходит без участия оператора. Такжеисключены ручные операции в системе перегрузки ядерного топлива.Главное – безопасностьО безопасности атомной станции, её влиянии на окружающуюсреду рассказала специалист отдела охраны окружающей среды Татьяна Антропова.Показания постов составляют 0,06 – 0,12 мкЗв/час при среднем уровне радиационногофона на территории РФ 0,2 мкЗв/час. Иными словами, атомная станция фактическине влияет на радиоактивную обстановку. Сбросные воды Белоярской АЭС неоказывают влияния на качество воды Белоярского водохранилища. Этоподтверждается результатами наблюдений в фоновом и контрольном створах.Содержание радионуклидов в сбрасываемых водах составляет неболее 1% от допустимого. В целом доля Белоярской АЭС в валовом объёме выбросовв атмосферный воздух, сбросах в водные объекты Свердловской области непревышает сотые доли процента.
