Началось строительство свинцового атомного реактора на быстрых нейтронах

Популярная механикаHi-Tech

Новое слово в энергетике: зачем России нужен атомный реактор с замыканием топливного цикла

Летом 2021 года в сибирском Северске началось строительство свинцового атомного реактора на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300. Он станет одним из трех элементов проекта Росатома «Прорыв», который уже к концу десятилетия должен продемонстрировать то, о чем ядерщики мечтали с середины прошлого века, - возможность замыкания топливного цикла.

Роман Фишман

Обычно ядерное топливо получают из минералов, до 1/4 массы которых приходится на уран. Его выделяют, превращают в оксид или другое твердое соединение и прессуют в таблетки.

Уложенные столбиками в металлические трубки топливных сборок, они помещаются в атомные реакторы, где и происходит контролируемая цепная реакция. Однако в природе лишь около 0,7% урана приходится на 235-й изотоп, который вовлекается в цепные реакции деления на АЭС, и даже после обогащения его доля поднимается максимум до 5%. Большая же часть топлива – практически бесполезный уран-238, который слишком стабилен и в реакциях деления тепловыми нейтронами не участвует, а после выгрузки отправляется на переработку и захоронение вместе с прочим радиоактивным мусором.

d74d7ff5ee3abfff994a73dcc88d2d52.jpg
3D-модель реакторной установки БРЕСТ-ОД-300.

ГЦНА (главные циркуляционные насосные агрегаты) обеспечивают циркуляцию теплоносителя в первом контуре реактора. 
ДИАМЕТР АКТИВНОЙ ЗОНЫ: 260 см.
ПАРОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ: 0,42 т/с, температура пароводяной смеси на выходе: 505 °С.
ТЕПЛОВАЯ МОЩНОСТЬ РЕАКТОРА: 700 МВт, электрическая мощность: 300 МВт.
РАСЧЕТНЫЙ СРОК СЛУЖБЫ: 30 лет.

Топливный цикл

Казалось бы, решение лежит на поверхности. Уран-238 способен «облучаться» – улавливать высвобождающиеся в ходе ядерных реакций нейтроны и превращаться в плутоний-239, который может послужить отличным топливом для новых реакций. Этот подход давно применяется в производстве оружейного плутония, и если реализовать его на АЭС, то загруженный в нее уран после работы можно будет рефабриковать, получая новое, обогащенное плутонием топливо для следующих циклов работы. Плутоний же выжигается снова и снова до тех пор, пока не превратится в короткоживущие изотопы, которые не представляют большой опасности при транспортировке и не требуют захоронения на долгий срок. Между тем сейчас такой срок для некоторых радиоактивных отходов может достигать сотен тысяч лет. Описанный подход называется замкнутым топливным циклом.

e6d72c35b4576174ca89bdabce8f6901.jpg
Модуль фабрикации-рефабрикации

«Его главная цель – достижение радиационной эквивалентности атомной энергетики. Сколько радиоактивности мы извлекли из окружающей среды, столько же и возвращаем, не больше, – рассказывает Вячеслав Першуков, руководитель проекта Росатома «Прорыв». – А поскольку природных запасов урана-238 хватит на много тысяч лет, замкнутый цикл должен обеспечить нам и топливную независимость. Можно использовать даже обычный отвальный уран с обогатительной фабрики». Эти замечательные перспективы манили еще пионеров атомной энергетики, однако реализовать такие технологии на обычных реакторах оказалось невозможно.

4a8f097ed1f0f48080edb831a7805be0.jpg
Фундаментная плита размером 90х82 м и толщиной 2,5 м была завершена в конце ноября 2021 года. Сейчас строители приступили к возведению контурных стен.

Быстрые нейтроны

Работающий на АЭС уран-235, распадаясь, выбрасывает множество высокоэнергетических быстрых нейтронов. Они попадают в толщу воды, куда погружены топливные сборки. Жидкость замедляет нейтроны, позволяя тем взаимодействовать с новыми ядрами урана-235 и вовлекать их в цепную реакцию. Но большая часть выделяемой при делении энергии уходит на нагревание воды, которая играет еще и роль теплоносителя: отводит энергию, превращается в пар и вращает турбину электрогенератора. Водо-водяные реакторы – самые распространенные в мире, но для работы с плутонием они малопригодны. Такому топливу требуются быстрые нейтроны, а не замедленные тепловые, и это уже совсем другой уровень.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Как полюбить спорт и перестать насильно заставлять себя заниматься: научный подход Как полюбить спорт и перестать насильно заставлять себя заниматься: научный подход

Может ли обычный человек получать удовольствие от физических нагрузок?

Популярная механика
Империя зла: почему иностранцы считают русских недружелюбными Империя зла: почему иностранцы считают русских недружелюбными

Иностранцы считают русских неприветливыми, но на самом деле мы совсем не злые

Cosmopolitan
Сколько лет самому старому ныне летающему самолету ВВС США: даже знатокам будет трудно угадать! Сколько лет самому старому ныне летающему самолету ВВС США: даже знатокам будет трудно угадать!

Какой самый старый ныне летающий самолет в военной авиации США

ТехИнсайдер
Неподъемные доспехи и культ прекрасной дамы: правда и вымысел об эпохе рыцарей Неподъемные доспехи и культ прекрасной дамы: правда и вымысел об эпохе рыцарей

Какими были рыцари на самом деле?

Популярная механика
Человечество Человечество

Обнадеживающая история

kiozk originals
10 попыток создать дешевый автомобиль 10 попыток создать дешевый автомобиль

Если денег нет, а ехать надо…

Maxim
Проверка прочности: фильмы о кризисе среднего возраста Проверка прочности: фильмы о кризисе среднего возраста

Налаживаем отношения с жизнью с помощью этих фильмов

GQ
Жизненные циклы человека Жизненные циклы человека

Как по дате рождения узнать, что тебе предначертано

Лиза
Страх смерти и магазины у дома: что угрожает крупным торговым центрам Страх смерти и магазины у дома: что угрожает крупным торговым центрам

Эксперты и участники рынка назвали главные риски для мегамоллов

Forbes
Бог русской кавалерии Бог русской кавалерии

Христиан Феликс Баур — настоящий полковник XVIII века

Дилетант
DeadCoin: 5 провальных криптовалют, которые подавали большие надежды DeadCoin: 5 провальных криптовалют, которые подавали большие надежды

Криптовалюты, которые схлопнулись и разочаровали своих инвесторов

GQ
Как научиться экономить и копить деньги: простые способы тратить меньше Как научиться экономить и копить деньги: простые способы тратить меньше

Наши советы помогут грамотно распределить семейный бюджет

Лиза
Как за 20 лет изменилась девочка из рекламы сока «Моя семья» — мы ее не узнали! Как за 20 лет изменилась девочка из рекламы сока «Моя семья» — мы ее не узнали!

Если в начале нулевых ты смотрела телевизор, то помнишь рекламу сока "Моя семья"

Cosmopolitan
Как работает тяжелая огнеметная система «Солнцепёк» Как работает тяжелая огнеметная система «Солнцепёк»

ТОС-1А «Солнцепек» — еще страшнее, чем ТОС-1 «Буратино»

Maxim
Съешь меня: 5 научных фактов о бананах Съешь меня: 5 научных фактов о бананах

Как бананы влияют на здоровье и кому могут навредить?

РБК
Почему наушники все время путаются в кармане Почему наушники все время путаются в кармане

Сможете ли вы перехитрить запутывающиеся наушники?

Популярная механика
Палеогенетики обнаружили в Сирии древнейших гибридных животных Палеогенетики обнаружили в Сирии древнейших гибридных животных

Животные оказались непохожи на обычных лошадей, ослов или онагров

N+1
Палеопатологи обнаружили следы гнойных инфекций в древнеегипетских детских мумиях Палеопатологи обнаружили следы гнойных инфекций в древнеегипетских детских мумиях

Палеопатологи исследовали с помощью томографии несколько детских мумий

N+1
Бывшие сотрудники Илона Маска открыли новые компании: как появилась и чем занимается «мафия Tesla» Бывшие сотрудники Илона Маска открыли новые компании: как появилась и чем занимается «мафия Tesla»

«Мафия Tesla» разрабатывает автопилот, перерабатывает аккумуляторы и не только

VC.RU
Как помочь семье преодолеть синдром усталости Как помочь семье преодолеть синдром усталости

Как семье не утонуть в круговороте ссор из-за усталости во благо других

СНОБ
Песчинка и собирательница помета оказались самыми маленькими сухопутными улитками Песчинка и собирательница помета оказались самыми маленькими сухопутными улитками

Зоологи описали два новых вида миниатюрных улиток из Вьетнама и Лаоса

N+1
Это не Альцгеймер: 7 причин, по которым может ухудшаться память Это не Альцгеймер: 7 причин, по которым может ухудшаться память

Тебе кажется, что ты забываешь всё, и боишься, что это ранняя деменция?

Cosmopolitan
Окаянный день Окаянный день

Это рассказ о том, как так случайно вышло, что у нас есть «День сурка»

Maxim
Физики уточнили лэмбовский сдвиг в мюонии Физики уточнили лэмбовский сдвиг в мюонии

Физики представили данные по уточненному значению лэмбовского сдвига в мюонии

N+1
Палеопатологи обнаружили в Синьцзяне останки древнего кочевника с анкилозом коленного сустава Палеопатологи обнаружили в Синьцзяне останки древнего кочевника с анкилозом коленного сустава

Ученые нашли свидетельство раннего случая анкилоза коленного сустава

N+1
Лазерная абляция помогла создать компактный источник атомов Лазерная абляция помогла создать компактный источник атомов

Как ученые собираются создать мобильные атомные часы

N+1
5 причин все же посмотреть «Этерна: Часть первая» 5 причин все же посмотреть «Этерна: Часть первая»

«Этерна: Часть первая» — какой получилась экранизация русского фэнтези

Maxim
Пандемия дала время на осмысление, и теперь правила диктуют соискатели: как изменилось отношение к смене работы на рынке Пандемия дала время на осмысление, и теперь правила диктуют соискатели: как изменилось отношение к смене работы на рынке

Нет смысла отрицать, что соискатели пользуются преимуществами нынешнего климата

VC.RU
Как рождаются черные дыры: ученые обнаружили крошечный Как рождаются черные дыры: ученые обнаружили крошечный

Как черные дыры становятся такими опасными?

Популярная механика
Свежие и классные: новые российские сериалы, которые тебя удивят Свежие и классные: новые российские сериалы, которые тебя удивят

Драма, черная комедия и политическая сатира — классные российские сериалы

Cosmopolitan
Открыть в приложении