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

10 неожиданных лайфхаков с металлической мочалкой: незаменимые советы для дома и быта 10 неожиданных лайфхаков с металлической мочалкой: незаменимые советы для дома и быта

Металлическая мочалка или губка — обязательный предмет на каждой кухне

Популярная механика
Красную карточку! Почему футболисты при разводе ведут себя одинаково скверно Красную карточку! Почему футболисты при разводе ведут себя одинаково скверно

Почему футболисты превращаются в тиранов и деспотов? Мнение психологов

Cosmopolitan
Цифровой сценарист: как ИИ создает иллюзию свободы выбора Цифровой сценарист: как ИИ создает иллюзию свободы выбора

Как научиться распознавать технологические манипуляции

Forbes
Польза и удовольствие: за что мы любим чернослив Польза и удовольствие: за что мы любим чернослив

Чернослив помогает нормализовать пищеварение и укрепляет кости

РБК
Святая вода из Эфиопии вызвала семь случаев устойчивой холеры в Европе Святая вода из Эфиопии вызвала семь случаев устойчивой холеры в Европе

Вспышка холеры в Европе: во всем виновата святая вода из Эфиопии

N+1
Что такое лоферы и с чем их носить — идеи стильных образов на каждый день Что такое лоферы и с чем их носить — идеи стильных образов на каждый день

Лоферы — туфли без застежек, похожие на мокасины

Cosmopolitan
Playboy выразил поддержку женщинам, обвинившим его основателя Хью Хефнера в насилии Playboy выразил поддержку женщинам, обвинившим его основателя Хью Хефнера в насилии

Сегодняшний Playboy — это не Playboy Хью Хефнера

Forbes
Как изменить жизнь к лучшему: 10 книг о полезных привычках Как изменить жизнь к лучшему: 10 книг о полезных привычках

Книги, которые помогут улучшить здоровье и качество жизни

РБК
Как жить счастливее и чувствовать себя лучше. Интервью с нейрофизиологом Как жить счастливее и чувствовать себя лучше. Интервью с нейрофизиологом

Ученый Елена Белова — о том, что такое «железо» и «софт» в мозге

РБК
«Наука и жизнь» № 11, 1982 г. Ещё не кровь, но уже не водица «Наука и жизнь» № 11, 1982 г. Ещё не кровь, но уже не водица

Летом 1982 года проходил в столице Первый Всесоюзный биофизический съезд

Наука и жизнь
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
Почему болит левый бок: 14 возможных причин Почему болит левый бок: 14 возможных причин

Причин, по которым может болеть левый бок, довольно много. Вот некоторые из них

Cosmopolitan
История Анны Каминской, приемной внучки Ахматовой История Анны Каминской, приемной внучки Ахматовой

Удивительная судьба Анны Каминской — хранительницы ахматовского наследия

СНОБ
9 неожиданных способов есть привычные продукты 9 неожиданных способов есть привычные продукты

Горячее пиво, замороженный зефир и другие странности из мира кулинарии

Maxim
12 вещей, которые лучше, чем оргазм 12 вещей, которые лучше, чем оргазм

Не вздумай заменять этим нормальный человеческий секс!

Maxim
Бетонная труба, винная бочка и самолет: 10 самых необычных отелей в мире Бетонная труба, винная бочка и самолет: 10 самых необычных отелей в мире

Особенные отели для тех, кому "олинклюзивы" уже надоели

Playboy
Где ты был, Адам?Где ты был, Адам? Где ты был, Адам?Где ты был, Адам?

Рок-музыкант Адам Левин и модель Бехати Принслу живут в гармонии с природой

Tatler
Через Вселенную Через Вселенную

Звезда «Игры в кальмара» Чон Хо Ён — о взлетах, падениях и шансе

Vogue
Евгений Леонов. Актер, сыгравший человечность Евгений Леонов. Актер, сыгравший человечность

Евгений Леонов умел сочетать в своих ролях и смех, и серьезность

Esquire
Удивительный Меркурий — факты о самой близкой к Солнцу планете Удивительный Меркурий — факты о самой близкой к Солнцу планете

Главные вопросы о Меркурии

Популярная механика
Криминал, брак, развод: за что королевских особ лишают титула Криминал, брак, развод: за что королевских особ лишают титула

Когда представители монархии принудительно складывают с себя полномочия

РБК
5 горнолыжных курортов, где можно отлично покататься 5 горнолыжных курортов, где можно отлично покататься

Cнега хватит всем!

Лиза
31 способ увеличить ресурс сердечной мышцы с помощью последних научных открытий и новых подходов 31 способ увеличить ресурс сердечной мышцы с помощью последних научных открытий и новых подходов

“Главное, ребята, сердцем не стареть”. Как это сделать, знают наши эксперты

Men’s Health
Кадровый резерв: растить нельзя искать на стороне Кадровый резерв: растить нельзя искать на стороне

Как формировать собственный кадровый резерв?

Inc.
Как включить подсветку клавиатуры на ноутбуке? Как включить подсветку клавиатуры на ноутбуке?

Есть ли на вашем ноутбуке подсветка и как её включить?

CHIP
Сковородка на день рождения: что не так с желанием мужчин дарить посуду Сковородка на день рождения: что не так с желанием мужчин дарить посуду

Почему пылесос или кастрюля — плохой подарок для женщины

Cosmopolitan
Эволюционный успех ян-рукокрылых объяснили открытым каналом Розенталя Эволюционный успех ян-рукокрылых объяснили открытым каналом Розенталя

Зоологи обнаружили важное отличие между двумя современными группами рукокрылых

N+1
Закат культуры Закат культуры

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

Esquire
Море за спиной. Три рассказа Елены Панделис Море за спиной. Три рассказа Елены Панделис

Рассказы Елены Панделис указывают на таинственную дверь в другой, особый мир

СНОБ
8 российских селебрити, которые стали рестораторами 8 российских селебрити, которые стали рестораторами

Гастрономический бизнес на астрономической популярности

GQ
Открыть в приложении