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

Наука в мире фэнтези: как Брендон Сандерсон создает магические системы Наука в мире фэнтези: как Брендон Сандерсон создает магические системы

Магия и наука – это полные противоположности? Нет!

Популярная механика
Загадочный гештальт Загадочный гештальт

Что такое гештальт и зачем его закрывать?

Лиза
В Финляндии стали использовать избыточное тепло дата-центров для отопления В Финляндии стали использовать избыточное тепло дата-центров для отопления

Дата-центр снабжает финский город теплом уже около десяти лет

Inc.
Препятствие помогло высыпаться даже медленным гранулам Препятствие помогло высыпаться даже медленным гранулам

Как высыпаются гранулы, если на их пути поставить препятствие

N+1
Первая минута Первая минута

Как заставить начало разговора работать на результат

kiozk originals
DeadCoin: 5 провальных криптовалют, которые подавали большие надежды DeadCoin: 5 провальных криптовалют, которые подавали большие надежды

Криптовалюты, которые схлопнулись и разочаровали своих инвесторов

GQ
Наночастицы золота помогли селективно окислить метан Наночастицы золота помогли селективно окислить метан

Химики научились селективно окислять метан

N+1
ЗОЖ вам! ЗОЖ вам!

То, что здоровая еда нужна и интересна только женщинам, – это стереотип

Домашний Очаг
Я в домике Я в домике

С дефицитом шале в Куршевеле покончено — «Татлер» выдыхает с облегчением

Tatler
6 главных фактов о пользе петрушки для здоровья 6 главных фактов о пользе петрушки для здоровья

Петрушка — это концентрированный источник питательных веществ и витаминов

РБК
Ислам Ханипаев: «Типа я. Дневник суперкрутого воина» Ислам Ханипаев: «Типа я. Дневник суперкрутого воина»

Повесть стала финалистом премии «Лицей» и вошла в шорт-лист премии «НОС»

СНОБ
Ее скромное мнение Ее скромное мнение

Голос, прическа, манера двигаться – в Шакире всё неповторимо

Cosmopolitan
«Люблю шоколад и тортики»: что главная фитоняшка планеты ест каждый день «Люблю шоколад и тортики»: что главная фитоняшка планеты ест каждый день

Как живет и чем питается самая главная фитоняшка Катрин Таня Давидсдоттир

Cosmopolitan
Плоды вулкана Плоды вулкана

Как на Курилах учатся добывать рений из вулканических газов

Вокруг света
Из подрядчиков в стартпап: история маркетингового сервиса Popmechanic Из подрядчиков в стартпап: история маркетингового сервиса Popmechanic

Как идея стартапа превратилась в бизнес стоимостью 105 млн. руб.

Inc.
Музыкальная революция на Уолл-стрит: в 90-х Дэвид Боуи выпустил облигации, основал провайдера и  открыл виртуальный банк Музыкальная революция на Уолл-стрит: в 90-х Дэвид Боуи выпустил облигации, основал провайдера и  открыл виртуальный банк

Боуи был одним из первых, кто осознал важность продвижения музыки через интернет

VC.RU
Шесть полезных свойств брусники Шесть полезных свойств брусники

Брусника содержит много антиоксидантов, улучшает пищеварение и здоровье глаз

РБК
Как спасти комнатное растение от увядания Как спасти комнатное растение от увядания

Делимся несколькими советами, которые могут помочь «оживить» любимое растение

Популярная механика
Ольга Задоенко, потерявшая детей при пожаре в «Зимней вишне», родила дочь Ольга Задоенко, потерявшая детей при пожаре в «Зимней вишне», родила дочь

После трагедии в «Зимней вишне Ольга Задоенко смогла вернуться к жизни

Cosmopolitan
Как купить или продать NFT: зарабатываем на цифровом искусстве Как купить или продать NFT: зарабатываем на цифровом искусстве

Как покупать и продавать NFT-картины, стихи, гифки или песни

CHIP
Камеры заднего вида для автомобиля: краткий и доступный гайд по выбору Камеры заднего вида для автомобиля: краткий и доступный гайд по выбору

Зачем нужны камеры заднего вида, какими они бывают и как выбрать лучшую?

CHIP
Закат культуры Закат культуры

Почему у древних греков были бег, борьба и гонки колесниц, но не было бобслея

Esquire
Сытные, бюджетные, полезные: диеты, которые легко соблюдать зимой Сытные, бюджетные, полезные: диеты, которые легко соблюдать зимой

Благодаря этим диетам можно прийти в форму без стресса и голодовок

Cosmopolitan
GoPro, литий, зеленая экономика: пять перспективных новых акций на «СПБ Бирже» GoPro, литий, зеленая экономика: пять перспективных новых акций на «СПБ Бирже»

На бумаги каких пяти компаний стоит обратить внимание инвесторам?

Forbes
Как двое украинцев стали миллиардерами, научив всех писать по-английски Как двое украинцев стали миллиардерами, научив всех писать по-английски

Как трое украинских разработчиков создали компанию-«единорога»

Forbes
6 самых ярких книг 2021 года 6 самых ярких книг 2021 года

Самые интересные книги 2021 года

Cosmopolitan
Как убрать живот: что есть и какие упражнения делать, чтобы похудеть в талии Как убрать живот: что есть и какие упражнения делать, чтобы похудеть в талии

Как сделать живот более плоским?

Cosmopolitan
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
Наука невозможного: как добыть энергию из черных дыр Наука невозможного: как добыть энергию из черных дыр

Возможно ли добыть энергию, забросив фотонные ковши к горизонту событий

Популярная механика
На черепе средневекового венгерского конного лучника нашли следы незавершенной трепанации На черепе средневекового венгерского конного лучника нашли следы незавершенной трепанации

Найденный археологами мужчина мог быть военным лидером своей общины

N+1
Открыть в приложении