Время быстрых

Российские атомщики приняли участие в конференции МАГАТЭ по быстрым реакторам

19–22 апреля в Вене состоялась Международная конференция МАГАТЭ «Быстрые реакторы и связанные с ними топливные циклы: устойчивая чистая энергия будущего (FR-22)». Ученые, инженеры, экономисты из России, Китая, США, Франции, Японии и других стран, развивающих технологии реакторов на быстрых нейтронах, участвовали в мероприятии в смешанном офлайн- и онлайн-формате. Российские специалисты представили 70 докладов по ключевым направлениям на всех тематических сессиях конференции.

Сложности и возможности

Конференция МАГАТЭ по быстрым реакторам — это большой международный форум для обмена информацией о накопленном опыте и новых разработках, о национальных и международных программах в этой сфере. Среди заявленных задач FR-22 — определение и обсуждение стратегических и технических аспектов использования ядерной энергии, в том числе ее потенциала для смягчения последствий климатических изменений и возможностей снижения количества радиоактивных отходов, а также выявление основного круга вопросов, которые необходимо решить для промышленного внедрения быстрых технологий.

FR-22 должна была состояться в КНР, но в связи с эпидемиологической ситуацией китайская сторона принять конференцию не смогла, поэтому МАГАТЭ перенесло мероприятие в Вену. Основной площадкой для трансляции докладов российских участников конференции стал деловой центр «ОКБМ Африкантов» в Нижнем Новгороде. Обратившийся с приветственным словом к российским специалистам руководитель проектного направления «Прорыв» — специальный представитель госкорпорации «Росатом» по международным и научно-техническим проектам, представитель оргкомитета FR-22 от России Вячеслав Першуков подчеркнул важность подобного формата совместного участия: «Мы собрались здесь, чтобы российская делегация достойно выступила — не разрозненно, из своих кабинетов, а в консолидированном формате. Несмотря на сложные условия, которые уже несколько лет, начиная с пандемии, стоят перед всем миром, ядерное сообщество России выступает единым коллективом — нам всем необходимо общаться с коллегами, чтобы понимать, куда мы идем и какие условия для этого у нас есть».

Быстрые начинают и выигрывают

Важная роль быстрых реакторов и связанных с ними топливных циклов в обеспечении долгосрочной устойчивости ядерной энергетики признается специалистами атомной индустрии всего мира. Быстрые реакторы дают возможность более эффективного использования ресурсов (как делящихся, так и воспроизводящих материалов), что в десятки раз увеличивает потенциал природного сырья для производства энергии по сравнению с тепловыми реакторами. Кроме того, быстрые реакторы можно использовать для трансмутации минорных актинидов, тем самым снижая количество высокорадиоактивных отходов и упрощая требования к хранилищам для их захоронения. Энергетические системы с использованием быстрых реакторов могут обеспечить полное замыкание ядерного топливного цикла, в котором облученное топливо перерабатывается и используется повторно, что делает топливные ресурсы практически неисчерпаемыми.

В настоящее время несколько стран, в числе которых Россия, Китай, Франция, Индия, Япония, Южная Корея, США, работают над технологиями быстрых реакторов с различными видами теплоносителей, топлива и топливного цикла (среди них натриевые, свинцовые, висмуто-бериллиевые, газоохлаждаемые, жидкосолевые и другие типы реакторных установок). На разных стадиях — от разработки до строительства — реализуется несколько демонстрационных проектов различного масштаба, которые призваны доказать пригодность быстрых технологий для промышленного использования в ближайшие десятилетия.

Генеральный директор МАГАТЭ Рафаэль Мариано Гросси, открывший FR-22, считает, что быстрые реакторы входят в число ядерных технологий, необходимых для решения основных проблем, связанных с изменением климата и устойчивым развитием в целом. Он сообщил, что вновь поднимет вопрос об устойчивости ядерной энергетики на предстоящей конференции ООН по изменению климата COP27, которая пройдет в ноябре в Египте, как он сделал это на COP26 в прошлом году. «Поиск более устойчивого способа стимулировать глобальный рост и процветание — это, безусловно, одна из самых серьезных задач, с которыми мы сталкиваемся, — сказал г-н Гросси. — Чтобы осуществить переход без серьезных сбоев или скачков цен, подобных тому, который мы наблюдаем сейчас, нам потребуются все низкоуглеродные источники энергии, включая ядерную. Нам понадобится больше — на самом деле, намного больше — ядерной энергии, если мы собираемся обеспечить экономический рост и в то же время добиться нулевых выбросов парниковых газов».

Пять вопросов — одно решение

По мнению Вячеслава Першукова, значимость конференции по быстрым реакторам возрастает с каждым годом, так как быстрая тематика становится одним из ключевых элементов в дальнейшем развитии глобальной атомной индустрии: «Общие требования мировой экономики по переходу к зеленой энергии обусловливают необходимость перехода на другую систему ядерной энергетики — связанную с вводом быстрых реакторов, этот переход зафиксирован в стратегии большинства стран, которые участвуют в разработке и эксплуатации ядерных реакторов».

Дискуссия о том, можно ли энергию атома признать зеленой наряду с энергией воды, ветра и солнца, идет во всем мире не один год. Факт отсутствия выбросов СО₂ при эксплуатации АЭС разногласий не вызывает, но проблемы, связанные с исчерпаемостью сырьевой базы и с образующимися отходами, а также вопросы безопасности и ядерного нераспространения пока не позволяют однозначно отнести ядерную энергетику к разряду устойчивых. Именно замыкание топливного цикла может стать тем решением, которое позволит принципиально изменить ядерную энергетику, сделав ее устойчиво чистой. Один из важнейших вопросов, который требуется решить в этой связи, — конкурентоспособность. «Экономика систем с быстрыми реакторами должна быть такой, чтобы ядерная энергетика в своем новом развитии оказалась экономически привлекательной для всех стран, в том числе для стран-новичков», — отметил Вячеслав Першуков.

В России принята стратегия развития двухкомпонентной ядерной энергетики, основанная на использовании двух видов реакторных установок — реакторов на тепловых нейтронах, которые сегодня составляют основу реакторного парка, и реакторов на быстрых нейтронах. Эти два вида РУ, работая в связке с топливными производствами, смогут замкнуть ядерный топливный цикл: быстрые реакторы будут использовать топливо, облученное в тепловых реакторах, при этом снижая опасность продуктов деления и одновременно нарабатывая для себя новое топливо.

Быть впереди

Наша страна является мировым лидером в создании и эксплуатации быстрых реакторов, а также в развитии быстрых технологий: в частности, на Белоярской АЭС успешно эксплуатируются реакторы большой мощности на быстрых нейтронах — БН-600 и БН-800. По словам Вячеслава Першукова, Россия в этом высокотехнологичном направлении опережает другие страны как минимум на 10–15 лет. «При проведении работы по подготовке к конференции неоднократно подчеркивалось, что Россия не просто занимает первое место — она далеко оторвалась от всех остальных участников по количеству докладов и количеству ученых, инженеров и других специалистов, которые вовлечены непосредственно в тематику быстрых реакторов. И это является дополнительным обязательством в том смысле, что Россия должна этот статус лидера не только нести, но и развивать», — отметил он.

Сегодня быстрая тематика в России развивается по нескольким направлениям. В Димитровграде на площадке ГНЦ НИИАР ведется строительство многоцелевого исследовательского реактора на быстрых нейтронах (МБИР), который заместит своего заслуженного предшественника — реактор БОР-60 — с существенным расширением экспериментальных возможностей. МБИР должен стать мировым лидером среди высокопоточных исследовательских установок и международной платформой для проведения ядерно-физических исследований, в том числе для обоснования развития двухкомпонентной атомной энергетики: уникальные физические характеристики реактора дают широкие возможности для проведения материаловедческих экспериментов, испытаний топлива и новых теплоносителей. Представители ГНЦ РФ — ФЭИ, который является головной научной организацией Росатома по быстрым реакторам и научным руководителем проекта МБИР, приняли активное участие в конференции. «Для нас FR — это площадка для продвижения нашего понимания роли быстрых реакторов, технологий и решений в масштабной ядерной энергетике, обмена опытом с другими экспертами. Здесь мы демонстрируем наши успехи и подтверждаем лидерство, предлагая широкий спектр решаемых задач», — сказал Дмитрий Клинов, заместитель научного руководителя по перспективным тематикам ГНЦ РФ — ФЭИ.

В соответствии со стратегией по внедрению коммерческих быстрых реакторов в структуру ядерной энергетики продолжается работа по совершенствованию РУ с натриевым теплоносителем. Главный конструктор РУ БН АО «ОКБМ Африкантов» Сергей Шепелев рассказал на конференции о проекте БН-1200 — реакторе нового поколения, в основе которого лежат как уже отработанные (БН-600 и БН-800), так и новые инженерные и технические решения. Наилучшее сочетание эталонных и инновационных решений позволяет, в частности, продемонстрировать уровень безопасности, соответствующий требованиям к энергоблокам поколения IV, и достичь технико-экономических показателей, сопоставимых с современными РУ ВВЭР, а также с альтернативными источниками генерации. Сооружение головного энергоблока с реактором БН-1200 предусмотрено в начале 2030-х годов.

В рамках проекта «Прорыв» в 2021 году на площадке СХК в Северске начато сооружение энергоблока со свинцовым реактором БРЕСТ-300-ОД. Это означает, что в практическую фазу перешел проект, важный для всей мировой атомной отрасли: реактор станет центром уникального энергокомплекса, аналогов которому в мире нет. Помимо реактора, опытно-демонстрационный энергетический комплекс будет включать модуль фабрикации/рефабрикации СНУП-топлива, модуль переработки облученного ядерного топлива и комплекс по обращению с радиоактивными отходами. ОДЭК — это прототип будущих коммерческих комплексов, на нем будут продемонстрированы и отработаны преимущества перехода ядерной энергетики на замкнутый топливный цикл. «Ожидаемый результат этого амбициозного проекта — создание конкурентоспособного продукта, который закрепит лидерство российских ядерных технологий в мировой атомной энергетике и в глобальной энергосистеме в ближайшие десятилетия», — не сомневается Вячеслав Першуков.