Человечество может использовать неисчерпаемый энергетический ресурс

10:22, 28 сентября 2020

Физик рассказал, почему необходимо перейти на двухкомпонентную ядерную систему

Для создания и отработки технологии организована отраслевая кооперация предприятий и научных институтов, входящих в Росатом. Фото: rosenergoatom.ru.

Человечество может перейти на практически неисчерпаемые энергетические ресурсы и обеспечить себя топливом на ближайшие 5 тыс. лет. Существенно минимизировать радиоактивные отходы и снизить потребность в добыче природного урана позволит МОКС-топливо. Так, на Белоярской атомной станции готовятся к историческому для атомной энергетики событию. В 2021 году начнется полномасштабный переход четвертого энергоблока с реактором БН-800 к активной зоне с полной загрузкой МОКС-топливом. А еще спустя год в активной зоне реактора перестанут использовать тепловыделяющие сборки с урановым топливом.

«Переход на МОКС-топливо — это необходимый элемент для перехода на двухкомпонентную ядерную энергетическую систему. То есть на реакторах с быстрыми нейтронами будет происходить превращение урана-238 в плутоний-239, который в качестве смешанного уран-плутониевого топлива будет использоваться для работы водо-водяных реакторов, известных как ВВЭР, — рассказал „Областной газете“ ведущий научный сотрудник радиационной лаборатории Института промышленной экологии УрО РАН, доцент кафедры экспериментальной физики УрФУ Алексей Екидин. — Запасов урана-235, используемого сейчас многими АЭС, хватит только на ближайшие 100–150 лет. Перейдя на двухкомпонентную ядерную систему, мы накопим огромнейший потенциал энергетического ресурса и фактически обеспечим себя топливом на ближайшие 5 тыс. лет. С точки зрения человеческой жизни — это неисчерпаемый ресурс».

Сейчас на атомных станциях России (и в мире) в основном работают реакторы на тепловых нейтронах. Они вырабатывают энергию за счет процесса деления изотопа урана-235, запасы которого ограничены. Но в природном уране его содержание крайне мало — около 1 %. Оставшиеся 99 % приходятся на изотоп урана-238, который направляется на временное хранение или утилизацию как радиоактивный отход. МОКС-топливо создается из смеси урана, состоящего в основном из изотопа-238 и оксидов плутония, выделенного в процессе переработки отработавшего ядерного топлива.

Реактор БН-800, который запустили на четвертом энергоблоке БАЭС в 2016 году, изначально был спроектирован для использования МОКС-топлива. Но до недавнего времени он работал исключительно на урановом. Первая партия нового топлива, выпущенная в промышленных масштабах, была загружена в реактор в январе. Как пояснили «Облгазете» в пресс-службе БАЭС, сейчас им наполнены около 5 % тепловыделяющих сборок в активной зоне реактора. В январе-феврале 2021 года запланирован ремонт четвертого энергоблока, в ходе которого в активной зоне будет установлено уже около 37 % сборок с МОКС-топливом от их общего числа. Первые результаты использования технологии можно будет подводить не ранее конца 2022 года.

«С участием БН-800 осуществляется отработка завершающих элементов технологии замкнутого ядерно-топливного цикла. В этой технологии участвует целый комплекс предприятий: научно-исследовательских, переработчиков радиоактивных отходов, изготовителей ядерного топлива. Работы по созданию и освоению технологии предстоит еще очень много, Белоярская АЭС лишь часть этой большой производственной цепочки», — пояснили на БАЭС.

Действительно, для создания и отработки технологии была организована отраслевая кооперация предприятий и научных институтов, входящих в Росатом, координацией и научным руководством проекта занималась топливная компания «ТВЭЛ». Базовая технология изготовления таблеточного МОКС-топлива разработана НИИНМ им. А. А. Бочвара (Москва). Опытные сборки с топливом изготавливали в НИИАР (Ульяновская область), а промышленное производство организовано на площадке Горно-химического комбината в Железногорске (Красноярский край). Сейчас комбинат является единственным поставщиком МОКС-топлива.