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 выращивать помидоры на дачном участке: секрет высоких грядок Как выращивать помидоры на дачном участке: секрет высоких грядок

Выращивание сезонных овощей на дачном участке требует много времени и сил

Популярная механика
Физики обнаружили гравитационный эффект Ааронова—Бома Физики обнаружили гравитационный эффект Ааронова—Бома

Что помог понять физикам эффект Ааронова—Бома?

N+1
Каким мог стать Ту-204: как советские конструкторы искали идеальный авиалайнер Каким мог стать Ту-204: как советские конструкторы искали идеальный авиалайнер

За 15 лет видение о том, каким должен быть Ту-204, несколько раз менялось

ТехИнсайдер
Форменное суеверие, или Почему наука вдруг заинтересовалась одеждой школьников Форменное суеверие, или Почему наука вдруг заинтересовалась одеждой школьников

Ученые разгромили в пух и прах поверья о школьной форме

СНОБ
Ученые предсказали точную дату конца Вселенной— и он случится раньше, чем предполагалось Ученые предсказали точную дату конца Вселенной— и он случится раньше, чем предполагалось

Ученые впервые назвали точную дату конца Вселенной

Inc.
Трагедия Макбета: театр без воздуха, Коэн без брата Трагедия Макбета: театр без воздуха, Коэн без брата

Вышла «Трагедия Макбета» — первый фильм Джоэла Коэна, снятый без брата Итана

РБК
Удивительная история одноместного персонального вертолета 1950-х годов De Lackner HZ-1 Удивительная история одноместного персонального вертолета 1950-х годов De Lackner HZ-1

Без скепсиса смотреть на этот гибрид газонокосилки и вертолета невозможно

Maxim
Как рождаются черные дыры: ученые обнаружили крошечный Как рождаются черные дыры: ученые обнаружили крошечный

Как черные дыры становятся такими опасными?

Популярная механика
Как была придумана утопия Как была придумана утопия

Григорий Ревзин о Томасе Море и его «Утопии»

Weekend
Как завести виртуальную подругу в симмуляторе отношений, или во что превратился Тамагочи Как завести виртуальную подругу в симмуляторе отношений, или во что превратился Тамагочи

Как люди заводят себе виртуальных подруг в приложениях

Playboy
Физики создали радиевые оптические часы Физики создали радиевые оптические часы

Физики добились относительной неопределенности измерения частоты

N+1
Укуси меня, если сможешь: как вампиры проникают в российское кино и сериалы Укуси меня, если сможешь: как вампиры проникают в российское кино и сериалы

Чем отечественные вампиры отличаются от зарубежных?

Esquire
Будущее батарей близко Будущее батарей близко

Литий-ионные батареи вполне заслужили почетную пенсию

Популярная механика
Питание и гены Питание и гены

Как анализ крови поможет похудеть

Лиза
Топ-5 игрушек для пар: секс-блогер Митя рассказывает о лучших девайсах в постели Топ-5 игрушек для пар: секс-блогер Митя рассказывает о лучших девайсах в постели

Секс-игрушки — чтобы эмоции стали ярче, а секс горячее.

Playboy
Ученые разработают эффективный сенсор по обнаружению утечек водорода Ученые разработают эффективный сенсор по обнаружению утечек водорода

Как ученые планируют обезопасить использование водорода в качестве топлива?

Популярная механика
Поэт и его республика Поэт и его республика

Республика Фиуме — удивительная авантюра поэта Габриэле д'Аннунцио

Дилетант
Как устроены катапульты истребителей V поколения: наглядная демонстрация Как устроены катапульты истребителей V поколения: наглядная демонстрация

Как работают катапультные кресла в современных истребителях?

Популярная механика
Верная примета Верная примета

Стоит ли верить и слепо следовать приметам? Давай разберемся

Лиза
Из имамов в российские дворяне Из имамов в российские дворяне

После капитуляции в ауле Гуниб Шамиля ждал почётный плен в России

Дилетант
Они тебя не стоят: модные оттенки блонда, которые портят внешность Они тебя не стоят: модные оттенки блонда, которые портят внешность

Светлые волосы снова на пике моды, но бросаться в эту крайность не стоит

VOICE
Сделано в СССР: 10 самых важных советских дизайн-решений Сделано в СССР: 10 самых важных советских дизайн-решений

Советский дизайн: от концепции «перспективного такси» до аналога «умных часов»

ТехИнсайдер
Древние жители Афонтовой горы оказались охотниками на зайцев Древние жители Афонтовой горы оказались охотниками на зайцев

Жители Афонтовой горы использовали разнообразное оружие в охоте

N+1
Сохранить нельзя расстаться: что такое созависимые отношения и чем они опасны Сохранить нельзя расстаться: что такое созависимые отношения и чем они опасны

Что такое созависимые отношения, в чем причины, как их распознать и преодолеть

Forbes

Истории, которые точно могли бы лечь в основу продолжения легендарного кино

Playboy
Банки на спине и чесночный амулет: вспоминаем лекарства нашего детства Банки на спине и чесночный амулет: вспоминаем лекарства нашего детства

Домашняя медицина, такая ностальгическая и такая карательная

Maxim
Знак «Движение прямо»: зона действия, что разрешает и запрещает Знак «Движение прямо»: зона действия, что разрешает и запрещает

Как действует самый коварный дорожный знак?

РБК
Мои третьи роды Мои третьи роды

История нашей героини о том, как она забеременела и родила третий раз

9 месяцев
Маленькими шагами: что такое принцип последовательности и как он приводит к успеху Маленькими шагами: что такое принцип последовательности и как он приводит к успеху

Как работает принцип последовательности и медленного роста

Forbes
Откуда пошла традиция купаться в крещенской проруби? Откуда пошла традиция купаться в крещенской проруби?

История экстремального русского ритуала, который имеет мало отношения к церкви

Maxim
Открыть в приложении