Россия завершает разработку революционного ядерного реактора четвёртого поколения. Реактор «Брест», также известный как «проект Прорыв», решит такое количество международных проблем, что может получить Нобелевскую премию мира.

20 лет назад от этого проекта отказались из-за высокого риска аварий и больших эксплуатационных затрат.

В 2012 году Госкорпорация «Росатом» объявила о выделении 1,8 млрд рублей на возобновление работ по созданию промышленного реактора на быстрых нейтронах БРЕСТ-300, относящегося к последнему, четвертому поколению и использующего свинцовый теплоноситель. Основу атомной энергетики они смогут составить не ранее 80-х годов XXI века, хотя ряд экспертов сомневается, что такой реактор может быть создан в названные сроки.

1,8 млрд рублей были выделены на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР). Согласно документам корпорации, результаты этих работ должны были готовы к концу 2012 года.

По окончании НИОКР должен был представлен технический проект основных частей реакторной установки (внутрикорпусные устройства, насосы, корпус реактора, перегрузочный комплекс, парогенератор), а также обоснования работоспособности и безопасности принимаемых конструктивных решений с проведением расчетных и экспериментальных исследований.

Вся разработка технического проекта «БРЕСТ-300» должна была завершена в 2014 году. А подготовка рабочей проектной документации и прохождение госэкспертизы были запланированы до конца 2015 года. 

И только в 2016 году, как ожидалось, должно начаться строительство первого энергоблока. Мощность реактора, который планировалось построить только к 2020 году, будет невысокой и составит всего 300 МВт. В случае успешности этого проекта будет ставиться вопрос о разработке более мощной реакторной установки БРЕСТ-1200.

В «Росатоме» считают, что внедрение реакторов на быстрых нейтронах в современную энергетику многократно увеличит эффективность использования урана, которая будет в 10 раз выше, чем у тепловых.

В части реакторов на быстрых нейтронах мы пока заметно впереди, поскольку остальные страны пока ничего подобного не делают. Таким образом, мы сейчас не конкуренцию развиваем, а свои конкурентные преимущества в плане технологий, — отмечает директор департамента коммуникаций госкорпорации «Росатом» Сергей Новиков. — Реакторы четвертого поколения начнут доминировать после 80-х годов, когда они вытеснят с рынка предыдущее поколение.

И тогда в 2012 году оптимизм госкорпорации в отношении подобного типа реакторов разделяли не все.

На тот день проект «БРЕСТ-300» был только на словах. Как тогда считали, что специалисты могли бы работать над ним еще на протяжении 100 лет. Тогда даже не было доказательств безопасности данного реактора, — отмечал «Известиям» Юрий Семенков, директор Института ядерных реакторов «НИЦ Курчатовский институт». — Я не думаю, что в данном случае Россия находится на каком-то прорывном пути в технологиях.

Но ученый согласен, что для перехода на замкнутый топливный цикл действительно необходим реактор на быстрых нейтронах. Но какой это должен быть реактор, тогда ещё было неизвестно: «Кроме реакторов с натриевым теплоносителем, другие свою жизнеспособность и уверенность в безопасности не показали».

В «Росатоме» говорят, что намерены занять 20% мирового рынка строительства АЭС в ближайшие 20 лет. По оценкам МАГАТЭ, общемировая потребность в реакторах мощностью 100–400 МВт до 2040 года составит от 500 до 1 тыс. блоков. В денежном эквиваленте объем рынка оценивается в $300–600 млрд.

Экспериментальные реакторы на быстрых нейтронах впервые появились в 1950-е годы. Первым в мире реактором промышленного назначения на быстрых нейтронах стал российский БН-600, который был запущен на третьем блоке Белоярской АЭС в 1980 году. Он до сих пор остается единственным в мире действующим реактором на быстрых нейтронах. Первые работы над проектом «БРЕСТ» начались в конце 80-х годов прошлого столетия. Однако в начале 1990-х годов как этот, так и большинство мировых проектов по созданию реакторов на быстрых нейтронах, были прекращены из-за высокого риска аварий и больших эксплуатационных затрат.

Россия приблизилась к завершению проекта “Прорыв”

17 марта компания «Атомпроект» представила участникам направления «Прорыв» внешний вид и основные технологические решения модуля по переработке отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). По итогам обсуждения можно с уверенностью заключить, что суперамбициозный ядерный проект России стал еще на ступень ближе к завершению. Совещание проводилось в связи с подготовкой проектной документации на госэкспертизу.

Модуль переработки ОЯТ представляет собой один из трех главных компонентов «замкнутого ядерного топливного цикла». Работа по двум другим также продвигается успешно. В марте прошлого года Росатом приступил к строительству завода уран-плутониевого топлива для реактора на быстрых нейтронах «Брест-300», проектирование самого реактора находится на стадии завершения. Таким образом, Россия неуклонно приближается к грандиозному прорыву в области энергетики.

Реализация проекта «Прорыв» позволит создать первый в мире замкнутый ядерный топливный цикл. Потратив около 130 млрд. рублей страна вплотную приблизится к созданию совершенно новой атомной энергетики четвертого поколения.

Развернутая оценка такого события сделана инвестором Александром Геннадьевичем Крюковым в статье «Россия – лидер высоких технологий в энергетике»”.

В первую очередь проект позволит решить проблему накопившегося ОЯТ, превратив его в топливо для реакторов на быстрых нейтронах. А.Г. Крюков отмечает, что «за шестьдесят лет работы атомной отрасли накоплено огромное количество ОЯТ и ОГФУ, их хранение требует значительных средств, тогда как замкнутый цикл позволит использовать их для получения электроэнергии. Даже грубые подсчеты говорят о том, что при нынешних масштабах выработки электроэнергии Урана-238 в ОЯТ и ОГФУ хватит на несколько сотен лет генерации».

Важно отметить, что в данный момент РФ опередила всех, и Россия – «единственная страна в мире, которая может кардинально изменить ситуацию с производством электроэнергии для себя и поставить на мировой рынок высокотехнологичный продукт, не имеющий аналогов – атомную энергетику 4-го поколения с внутренне присущей безопасностью» – подчеркивает аналитик А.Г. Крюков.

Реализация проекта «Прорыв» связана с решением сложнейших технологических проблем, в этой связи передача на Госэкспертизу документации модуля переработки ОЯТ свидетельствует о том, что трудности удалось преодолеть, и решения найдены.

Ядерный прорыв

Константин Гурдин в статье “Ядерный прорыв” пишет, что ядерные станции дают нашей стране 17% электроэнергии, на Северо-Западе РФ – более 40%. В стране пашут 10 АЭС, 33 энергоблока. Всё это – обычные реакторы так называемого разом­кнутого цикла. Они работают на низкообогащённом уране, сильно не дожигают топливо, в результате копятся горы радиоактивных отходов.

Набралось уже 18 тыс. т отработанного урана, и каждый год добавляется 670 тонн. В мире 345 тыс. т этих проблемных отходов, из них 110 тыс. у США. Промышленные технологии переработки есть только у двух стран: России и Франции.

Проблему может решить только реактор нового типа, действующий по замкнутому циклу. Заодно он поможет справиться с утечками военных ядерных технологий. Замкнутые реакторы можно поставлять любым странам, поскольку на них в принципе нельзя получить сырьё для ядерных зарядов.

Но главное – безопасность. Замкнутый цикл можно запустить на старом, отработанном топливе. «Даже грубые подсчёты говорят, что запасов отработанного урана, накопленных за 60 лет работы атомной отрасли, хватит на несколько сотен лет генерации», – говорит доктор физматнаук А. Крюков.

«Брест» и есть тот революционный проект. Работы над ним начались ещё в конце 1980-х гг., их ведёт знаменитый разработчик ядерных установок для подводных лодок НИИ Энерготехники (НИИЭТ). Поворотным моментом стало выступление В. Путина на «саммите тысячелетия» в ООН.

Там он пообещал миру новую ядерную энергетику, чистую, безопасную, исключающую оружейное применение. Речь шла как раз о «Брестах». С тех пор дело сильно двинулось вперёд. В 2010 г. правительство приняло госпрограмму «Ядерные технологии нового поколения до 2015 года» с бюджетом 160 млрд рублей.

Срок подошёл, проект готов, технические документы уже на госкомиссии. Тем временем Росатом начал строительство завода, на котором отработанное топливо будет превращаться в обогащённые таблетки для «Бреста».

Первый опытный образец получит мощность 300 МВт, серийные «Бресты» будут на 700–1200 мегаватт. Это больше мощности основной тягловой лошадки сегодняшней российской атомной энергетики, реактора ВВЭР-1000.

Надежный БРЕСТ

Оригинальный подход в развитии БН-реакторов демонстрирует НИКИЭТ, разработавший проект реакторной установки БРЕСТ для атомных электростанций высокой безопасности и экономичности для крупномасштабной ядерной энергетики будущего.

БРЕСТ — энергоблок с быстрым реактором со свинцовым теплоносителем и мононитридным уран-плутониевым топливом с двухконтурной схемой отвода тепла к турбине с закритическими параметрами пара. Предлагаются проекты в конфигурациях с электрической мощностью 300 и 1200 МВт.

Достоинства реактора:

• – естественная радиационная безопасность при любых возможных авариях по внутренним и внешним причинам, включая диверсии, не требующая эвакуации населения;
• — долговременная (практически неограниченная во времени) обеспеченность топливными ресурсами за счет эффективного использования природного урана;
• — нераспространение ядерного оружия за счет исключения наработки плутония оружейного качества и пристанционной реализации технологии сухой переработки топлива без разделения урана и плутония;
• — экологичность производства энергии и утилизации отходов за счет замыкания топливного цикла с трансмутацией и сжиганием в реакторе актиноидов, трансмутацией долгоживущих продуктов деления, очисткой РАО от актиноидов, выдержкой и захоронением РАО без нарушения природного радиационного равновесия;
• — экономическая конкурентоспособность за счет естественной безопасности АЭС и технологий топливного цикла, отказа от сложных инженерных систем безопасности, подпитки реактора только 238U, высоких параметров свинца, обеспечивающих закритические параметры паротурбинного контура и высокий КПД термодинамического цикла, удешевления строительства.

Сочетание природных свойств свинцового теплоносителя, мононитридного топлива, физических характеристик быстрого реактора, конструкторских решений активной зоны и контуров охлаждения выводит БРЕСТ на качественно новый уровень естественной безопасности и обеспечивает его устойчивость без срабатывания активных средств аварийной защиты в крайне тяжелых авариях, непреодолимых ни одним из существующих и проектируемых реакторов:

• самоход всех органов регулирования
• отключение (заклинивание) всех насосов первого контура
• отключение (заклинивание) всех насосов второго контура
• разгерметизация корпуса ректора
• разрыв трубопроводов второго контура по любому сечению или трубок парогенератора
• наложение различных аварий
• неограниченное по времени расхолаживание при полном отключении питания и др.

Даже предельные аварии диверсионного происхождения с разрушением внешних барьеров (здания реактора, крышки корпуса и др.) не приводят к радиоактивным выбросам, требующим эвакуации населения и длительного отчуждения земли.

Выполненные экономические оценки и сравнения подтверждают возможность снижения капитальных затрат на АЭС и стоимости производимой электроэнергии по сравнению с АЭС с реактором ВВЭР.

Реализовать проект НИКИЭТ предлагается путём строительства опытно-демонстрационной станции с реакторной установкой БРЕСТ-ОД-300 с пристанционным топливным циклом на площадке Белоярской АЭС.

Такой комплекс, расположенный рядом с реактором, — очередное преимущество БРЕСТа с точки зрения создания ЗЯТЦ. По мнению сторонников быстрых энергетических реакторов этого типа, характеристики безопасности делают возможным их строительство вблизи крупных населённых пунктов, в том числе в роли атомных станций теплоснабжения.

Общий вид реактора БРЕСТ-300

Реактор БРЕСТ-1200

Вообще масса плюсов перед нынешними реакторами у реакторов на быстрых нейтронах:

• Внутри реактора давление атмосферное -> меньше опасность взрыва (в водных реакторах давление 50-150 атмосфер даже в обычных условиях, а уж при аварии …).
• Как следствие, нет необходимости в стальном коконе вокруг всей этой байды – огромное давление держать нет необходимости
• Всеядность – жрёт 238й уран, которого в природе в десятки раз больше 235го, и плутоний, который в больших количествах нарабатывается в набившем оскомину “отработанном ядерном топливе”. То есть, по сути, ОЯТ это практически готовое топливо для реакторов на БН.

Плюс к тому, у данного реактора свинцовый теплоноситель – отлично придумано.

Даже в самом крайнем случае активная зона стечёт на дно реактора и автоматически сверху накроется толстенным слоем свинца, который заэкранирует радиацию. Плюс к тому, свинец поглощает нейтроны и минимизирует реакции ядерного синтеза. У нынешних реакторов на БН в качестве теплоносителя используется натрий, а он жутко химически активен, в случае прорыва контура входит в бурную реакцию с бетоном, горит и так далее. Хорошо хоть не ядовит.

Отрадно сознавать, что по части ядерной энергетики Россия реально впереди планеты всей.