Флагман отечественной атомной энергетики с реактором на быстрых нейтронах

Белоярская атомная электростанция им. И. В. Курчатова (БАЭС) расположена в городе Заречный, Свердловской области, вторая промышленная АЭС в стране (после Сибирской).

На станции были построены три энергоблока: два с реакторами на тепловых нейтронах (они уже остановлены по причине выработки ресурса) и один действующий ныне 3-й энергоблок с реактором на быстрых нейтронах БН-600. Электрическая мощность энергоблока 600 МВт. Он введен в эксплуатацию в апреле 1980 г. и стал первым в мире и самым мощным энергоблоком с реактором на быстрых нейтронах. В качестве теплоносителя в реакторе БН-600 используется щелочной металл - натрий в жидком состоянии.

Реактор БН-600 со всем комплексом систем и оборудования разработан ОАО «ОКБМ Африкантов». Специалисты предприятия сопровождают эксплуатацию реактора энергоблока №3, решая вместе с персоналом станции вопросы обеспечения его надежной и безопасной работы на протяжении всего жизненного цикла. В настоящее время на БАЭС ведется сооружение следующего, еще более мощного 4-го энергоблока с усовершенствованным быстрым реактором БН-800.

О строительстве реактора БН-800

В настоящее время на Белоярской АЭС ведется строительство реактора БН-800, разработанного ОАО «ОКБМ Африкантов». Он будет работать в составе 4-го энергоблока электрической мощностью 880 МВт. Реактор разработан с максимальным использованием научно-технических решений, проверенных в процессе 30-летней эксплуатации предшествующего реактора БН-600, а введенные в проект усовершенствования обеспечивают существенное повышение уровня безопасности и экономичности энергоблока. Реактор БН-800 должен продемонстрировать возможность удовлетворения основных требований к ядерной энерготехнологии XXI века. Плановый срок ввода его в эксплуатацию – 2013 г.

Свердловская область, в которой находится Белоярская станция - мощный промышленный регион. Как и Нижний Новгород, этот регион, испытывает дефицит электроэнергии. Поэтому появление мощного и стабильного источника энергии станет важным фактором экономического развития региона. А для города Заречный ввод блока БН-800 – это новые рабочие места и успешное будущее станции на 40-50 лет вперед.

Значение "быстрых" реакторов для атомной энергетики будущего

Основой современного энергопроизводства является процесс сжигания угля, нефти и природного газа, запасы которых ограничены. Большие надежды сейчас возлагаются на атомную энергетику, которая доказала свою надежность, экономичность и безопасность для человека и окружающей среды. В 30 странах мира сейчас работает около 440 ядерных реакторов, которые обеспечивают производство около 17% всей электроэнергии, вырабатываемой в мире. В промышленно развитых странах доля "атомного" электричества составляет, как правило, не менее 30% и неуклонно увеличивается. Однако, по мнению ученых, быстро растущая атомная энергетика, основанная на современных «тепловых» ядерных реакторах, используемых на действующих и строящихся АЭС (большинство - с реакторами типа ВВЭР и LWR), неизбежно уже в текущем столетии столкнется с нехваткой уранового сырья по причине того, что делящимся элементом топлива для этих станций является редкий изотоп урана-235.

В реакторе на быстрых нейтронах (БН) при ядерной реакции деления рождается избыточное количество вторичных нейтронов, поглощение которых в основной массе урана, состоящей из урана-238, ведет к интенсивному образованию нового ядерного делящегося материала плутония-239. В результате, из каждого килограмма урана-235 наряду с выработкой энергии можно получать более одного кг плутония-239, который можно использовать в качестве топлива в любых реакторах АЭС вместо редкого урана-235. Этот физический процесс, называемый воспроизводством топлива, позволит вовлечь в оборот атомной энергетики весь природный уран, включая основную его часть – изотоп уран-238 (99,3% от общей массы ископаемого урана). Этот изотоп в современных АЭС на тепловых нейтронах практически не участвует в производстве энергии. В результате производство энергии при существующих ресурсах урана и при минимальном воздействии на природу, можно было бы увеличить почти в 100 раз. В таком случае атомной энергии человечеству хватит на несколько тысячелетий.

По оценкам ученых, совместная работа "тепловых" и "быстрых" реакторов в пропорции примерно 80:20% обеспечитатомной энергетике наиболее эффективное использование урановых ресурсов. При таком соотношении быстрые реакторы будут производить достаточное количество плутония-239 для работы атомных электростанций с реакторами на тепловых нейтронах.

Дополнительным преимуществом технологии быстрых реакторов с избыточным количеством вторичных нейтронов является возможность "выжигать" долгоживущие (с периодом распада до тысяч и сотен тысяч лет) радиоактивные продукты деления, превращая их в короткоживущие с периодом полураспада не более 200-300 лет. Такие преобразованные радиоактивные отходы могут быть надежно захоронены в специальных хранилищах без нарушения природного радиационного баланса Земли.

Безопасность БН-800

По своим физико-техническим свойствам (низкое - близкое к атмосферному - рабочее давление натриевого теплоносителя, большие запасы до температуры кипения, относительно небольшой запас реактивности на выгорание, большая теплоемкость натрия и др.) быстрые реакторы с натриевым теплоносителем имеют высокий уровень внутренне присущей безопасности. Это качество убедительно продемонстрировано в процессе длительной эксплуатации предшествующего реактора БН-600. В проекте БН-800 принят целый ряд новых решений по повышению ядерной и радиационной безопасности. Они основываются на пассивных принципах. Это означает, что эффективность не зависит от надежности срабатывания вспомогательных систем и действий человека.

Еще одно преимущество натриевого теплоносителя – низкая коррозионная активность по отношению к используемым в реакторе конструкционным материалам. Поэтому ресурс натриевого оборудования большой и количество образующихся в таком реакторе радиоактивных продуктов коррозии намного меньше, чем в других типах реакторов. Кроме того, натрий связывает радиоактивный йод в нелетучие химические соединения и он не выделяется в окружающую среду. При эксплуатации установок типа БН образуется незначительное количество радиоактивных отходов.

По наработке электроэнергии, по безотказной работе и коэффициенту использования мощности "Белоярка" неоднократно становилась лидером соревнования среди всех атомных станций ОАО "Концерна "Росэнергоатом" - предприятия по производству электроэнергии на АЭС. При опросе общественного мнения жителей города Заречный и персонала станции: "Какой бы вы хотели видеть реактор на четвертом блоке?" большинство высказалось за новый быстрый реактор БН.

По отзывам операторов атомной станции, реактор типа БН надежен в работе и прост в управлении.

Работники станции и члены их семей отдыхают и занимаются спортом на акватории пруда-охладителя АЭС

Официальный сайт Белоярской АЭС

belnpp.rosenergoatom.ru

Основные технические характеристики реактора БН-800 в буклете:

Реактор на быстрых нейтронах БН-800

Публикации о реакторе БН-800 в прессе:

Сараев О.М., Поплавский В.М., Васильев Б.А., Ошканов Н.Н., Баканов М.В., Ершов В.Н. Энергоблоку БН-600 – 30 лет! // Атом-пресса, №13, апрель 2010, с.4.

"Печка, которая сама себя топит" - интервью главного конструктора ОАО "ОКБМ Африкантов" Васильева Б.А. газете "Нижегородская правда"

Другие материалы сайта ОАО "ОКБМ Африкантов" по теме

Ядерные реакторы на быстрых нейтронах