Реактор на швидких нейтронах

Реактор на швидких нейтронах (англ. Fast-neutron reactor) FNR — ядерний реактор, в якому ланцюгова реакція поділу ядерного палива здійснюється на швидких нейтронах. Нейтрони високих енергій обумовлюють відносно високий вихід нейтронів поділу. Поглинання частини швидких нейтронів ізотопами, що не діляться, з подальшим перетворенням їх в ті, що діляться (наприклад, ²³⁸U в ²³⁹Pu) приводить до відтворення (утворення вторинного) ядерного пального (коефіцієнт відтворення може досягати 1,6). «Зона відтворення» оточує активну зону в корпусі реактора (мал.). У енергетичному швидкому реакторі теплоносій (головним чином рідкий натрій), нагріваючись в цих зонах, віддає тепло в теплообмінниках робочому пароводяному середовищу. У разі натрієвого теплоносія реакторний і парогенеруючий контури розділяються проміжним, також натрієвим, контуром в цілях запобігання попаданню радіоактивного натрію в контур турбіни. Застосовуються і інші варіанти відведення тепла. Розширене відтворення ядерного пального в швидкому реакторі принципово дозволяє використовувати всі наявні уранові ресурси, зокрема ²³⁸U, що залишається в значних кількостях невикористаним в реакторах, які працюють на теплових нейтронах.

Реактор БН-350 в Актау

У колишньому СРСР була побудована серія експериментальних швидких реакторів. 1990-х роках експлуатувалося чотири швидких реактора: БР-10, БОР-60, БН-350 і БН-600. Коефіцієнт завантаження реактора БН-600 становив у 1989 році близько 76%.[1]

Сучасні реактори на швидких нейтронах

Найпотужніша у світі реакторна установка БН-600 працює з 1980 р. у складі 3-го блоку Білоярської АЕС (є філією концерну «Росенергоатом», Російська Федерація).

Перший промисловий реактор на швидких нейтронах БН-800 був запущений в грудні 2016. У Росії, в 70 км від Єкатеринбурга на Білоярській АЕС. БН-800 є єдиним реактором на швидких нейтронах, що видає електроенергію в мережу.

Реактори на швидких нейтронах називають ключовою технологією, яка допоможе замкнути ядерний цикл.

У 2017 році відбулася Третя Міжнародна конференція зі швидких реакторів, яка пройшла в Єкатеринбурзі (до того конференції проводилися в Парижі у 2013 і Кіото у 2009 році).

У ході форуму "Атомекспо-2017" було відмічено, що в найближчому майбутньому найперспективнішим буде використання енергоблоків нового покоління з реакторами на швидких нейтронах. Перший заступник генерального директора АТ «Концерн Росенергоатом» Олександр Шутіков, назвав цю модель двокомпонентною енергосистемою, яка дозволяє використовувати всі переваги замкненого ядерного паливного циклу. Він підкреслив, що у них є всі необхідні технології та достатній досвід експлуатації таких реакторів для початку будівництва двокомпонентної ядерної енергетичної системи.

Також в Росії є плани побудувати швидкий реактор більшої потужності БН-1200: у "Росатомі" озвучили наміри в 2020 році побудувати та ввести до енергетичної системи країни реактор на швидких нейтронах потужністю 1200 мегаватів, проте станом на 2024 рік реактор не працює.

У Франції був проєкт реактора на швидких нейтронах ^[en], який планували запустити у 2019 році, але проект відмінили.

У Китаї є проєкт замкненого ядерного циклу, який повинні запустити до 2023 року, також розробки у сфері швидких реакторів активно ведуться в Індії.

Компанія «АЕМ-технології» (входить до машинобудівного дивізіону Росатома - Атоменергомаш) завершила штампування днищ корпусу і захисного кожуха багатоцільового дослідницького реактора на швидких нейтронах (МБІР). Операції пройшли в термопрессовій ділянці Волгодонскої філії «Атоммаш» на спеціальних пресах з максимальною потужністю до 15000 тонно-сил. Діаметр днища корпусу реактора становить 2,2 метра, захисного кожуха - 2,4 метра, товщина деталей 2,5 сантиметра.

В 2021 році в російському Сівєрську почали будувати енергоблок (Быстрый Реактор Естественной безопасности со Свинцовым Теплоносителем - Опытный Демонстрационный - 300 мегават). Будівництво стартувало на майданчику «Сибірського хімічного комбінату» (СХК) держкорпорації «Росатом». БРЕСТ - прототип реактора на швидких нейтронах БР-1200. Новий реактор зі свинцевим теплоносієм і новим змішаним нітридним уран-плутонієвим паливом, оптимальним для реакторів на швидких нейтронах, матиме встановлену потужність 300 МВт і увійде до складу дослідно-демонстраційного енергетичного комплексу (ОДЕК), який будується в рамках проєкту «Прорив».[2] Цей кластер ядерних технологій буде містити три взаємопов'язані об'єкти: модуль з виробництва (фабрикації / рефабрікації) уран-плутонієвого ядерного палива, енергоблок БРЕСТ-ОД-300, а також модуль з перероблення опроміненого палива. Таким чином, вперше у світовій практиці на одному майданчику будуть побудовані АЕС зі швидким реактором та пристанційний замкнений ядерний паливний цикл. [3] Планується, що БРЕСТ-ОД-300 почне роботу у 2029 році.

Див також

• Реактор-розмножувач
• Мініреактори
• БН-800

Примітки

1. Уильям Мэгвуд: «Белоярская АЭС открывает дверь в эру чистой энергии» || Экономика || E-FINANCE.COM.UA: Финансовые новости. e-finance.com.ua. Процитовано 25 вересня 2017.
2. Новости Замкнутый ядерный цикл – будущее атомной энергетики - свежие новости Украины и мира. ukrday.com. Процитовано 3 липня 2017.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки з параметром url-status, але без параметра archive-url ()
3. «Росатом» попросил правительство построить реактор на быстрых нейтронах. РБК. Процитовано 5 березня 2018.
4. France cancels ASTRID fast reactor project.
5. Замкнутый ядерный цикл. Как атомную энергетику можно сделать возобновляемой, и зачем. elektrovesti.net. Процитовано 25 вересня 2017.
6. «АЭМ-технологии» завершила штамповку днища корпуса самого мощного научного реактора в мире. chemmarket.info (англ.). Процитовано 10 липня 2017.

Література

• Ядерний реактор на швидких нейтронах у Великій радянській енциклопедії (рос.)
• Про реактор в Журналі «Наука и Жизнь»