Взгляд в прошлое, прорыв в будущее

Энергия — это жизнь, это движение. Атомная энергия — движение в будущее. Ряд прорывных решений, которые будут определять облик мировой энергетики на сотни лет вперед, можно видеть уже «в металле» на карте нашей страны, часть — находится в процессе реализации. А одновременно все эти проекты представлены на ВДНХ, в павильоне «Атом»

Выставка достижений атомного хозяйства

Самый новый, самый современный павильон на ВДНХ, крупнейшем выставочном комплексе страны, был открыт меньше года назад в начале ноября 2023 года как один из важнейших объектов международной выставки-форума «Россия». Это павильон «Атом» — здание с необычным дизайном и уникальной конструкцией с самыми высокими (12 м) в России стенами из сплошных листов стекла, с 58-метровой парящей крышей-консолью... Достижение современных строительных технологий, в котором на трех подземных и четырех надземных этажах рассказывается о прошлом, настоящем и будущем атомной отрасли страны.

Здесь можно познакомиться с первыми шагами по освоению атомной энергии, узнать о том, как ковался «ядерный щит» СССР, обеспечивший нашей стране десятилетия мирной жизни и спокойного развития, окунуться во «время первых» — эпоху, когда наша страна вышла в лидеры по освоению энергии атома: первая в мире АЭС, первый в мире атомный ледокол, проекты ядерных локомотивов, дирижаблей, автомобилей... Здесь можно услышать «симфонию» ядерного реактора на арт-объекте, наглядно показывающем работу атомных энергетиков. Есть и экспозиции, посвященные применению мирного атома в самых разных областях науки, техники и хозяйства — включая сельское.

И здесь же демонстрируется проект, который вновь выводит Россию на передовые рубежи атомной науки. Экскурсия, которая проводилась во время празднования Дня России, так и называлась: «От пропасти к «Прорыву» — от кризиса в отрасли, возникшего после распада СССР, к проекту, реализация которого позволит обеспечить человечество энергией на тысячи лет. Проект «Прорыв» — это создание новой технологической платформы, в которой с использованием реакторов на быстрых нейтронах создается замкнутый ядерный топливный цикл. Этот фрагмент экспозиции павильона «Атом» наглядным и доступным даже школьнику языком повествует о том, на пороге какого прорыва научной мысли стоит человечество.

А вы были уже на экскурсии в «Атоме»? Это стоит увидеть!

Замыкая круг

Уже 70 лет АЭС во всем мире работают в режиме открытого топливного цикла: природный уран обогащается с увеличением в нем количества изотопа урана-235, из энергетического обогащенного урана собираются тепловыделяющие элементы, которые в реакторах постепенно «выгорают», превращаясь в отходы. При использовании изотопа урана-235, запасов которого в природе очень мало (менее 1%), следует помнить, что его запасы исчерпаемы, а для использованного топлива нужны особые условия хранения.

Замкнутый ядерный топливный цикл решает эти вопросы: обеспечивает переработку таких отходов в новое топливо, которое можно снова использовать для получения энергии. При этом ядерное топливо, отработавшее свой срок на водо-водяных реакторах, после удаления из него лишних продуктов деления, превращается в смесовое ураново-плутониевое топливо для реакторов на быстрых нейтронах, в которых «бедный» уран превращается в плутоний. Чем больше расходуется урана, тем больше получается плутония, который сам по себе является топливом — и снова по тому же замкнутому кругу. Конечно, это не вечный двигатель, но такой цикл позволяет в десятки раз увеличить эффективность использования урана!

Сегодня Россия — единственная в мире страна, эксплуатирующая энергоблоки на быстрых нейтронах для генерации электроэнергии. Белоярская АЭС — первая и единственная, где в промышленной эксплуатации используются реакторы на быстрых нейтронах — находится близ города Заречного в Свердловской области. В настоящее время там эксплуатируется два энергоблока — БН-600 и БН-800 с реакторами, где в качестве теплоносителя применяется натрий.

При этом БН-800 — базовый проект для отработки технологий замыкания ядерного топливного цикла. В июле 2024 года в активную зону БН-800 впервые загружены тепловыделяющие сборки с уран-плутониевым МОКС-топливом, в которые были добавлены минорные актиниды — наиболее радиотоксичные и долгоживущие компоненты, содержащиеся в отработавшем ядерном топливе. Это топливо не имеет аналогов в мире и демонстрирует принципиальную технологическую возможность реализовать технологии четвертого поколения.

Следующий шаг — БН-1200М, который будет оптимально сочетать референтные и новые технические решения и обладать уровнем безопасности, соответствующим требованиям к установкам четвертого поколения. Еще один плюс — более высокая экономическая эффективность по сравнению с реакторными установками БН предшествующих поколений. По показателям надежности и безопасности новый «быстрый» реактор войдет в число лучших в мире!

На пороге открытий

С недавних пор технология быстрых реакторов получила дополнительное развитие. В Северске строится уникальная опытно-демонстрационная установка БРЕСТ-ОД-300 со свинцовым теплоносителем, а также замыкающие ядерный цикл производства по фабрикации/рефабрикации и переработке топлива. БРЕСТ — это прототип атомных станций будущего, более экономичных, безопасных и почти безотходных.

В реализации проекта принимают участие более 30 организаций «Росатома», включая наш дивизион.

В результате этой работы удалось решить ряд исследовательских и экспериментальных задач по отработке конструкторских решений. Были созданы и применены новые специальные высоколегированные стали и керамические материалы.

Учитывая особенности теплоносителя, для изготовления изделий применяется совершенно новая марка стали: она чище стандартных нержавеющих сталей, содержит минимальное количество примесей и включений. Помимо того, она сложна в изготовлении и требует особенного отношения в процессе сварки и сборки конструкций. На проекте работают лучшие специалисты, ведь уникальная несерийная продукция и новые материалы требуют концентрации лучших навыков, высочайшей квалификации и многолетнего опыта работы.

Конечно, еще многое предстоит сделать, прежде чем тот самый топливный цикл действительно замкнется, но причастность к «Прорыву» дает нам ощущение, что «время первых» еще не прошло и у нас есть возможность стать частью этого грандиозного научно-технического подвига.