БН-800

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
БН-800
Тип реактора На быстрых нейтронах
Назначение реактора Электроэнергетика
Технические параметры
Теплоноситель Натрий
Топливо MOX-топливо,235U и 239Pu и смешанное топливо (часть ТВС с MOX, часть с оксидом урана)
Тепловая мощность 2100 МВт
Электрическая мощность 880 МВт
Разработка
Проект 1983—1993
Научная часть ФГУП ГНЦ РФ ФЭИ
Предприятие-разработчик ОАО СПбАЭП
Конструктор ОАО ОКБМ им. Африкантова
Новизна проекта Формирование экологически чистого «замкнутого» ядерного топливного цикла
Пуск 10 декабря 2015 г.
Построено реакторов 1
Images.png Внешние изображения
Image-silk.png Фотография пресс-службы АО "Концерн Росэнергоатом"

БН-800 — ядерный энергетический реактор с натриевым теплоносителем, относящейся к категории реакторов на быстрых нейтронах с использованием уран-плутониевого мокс-топлива. Применение в реакторе БН-800 уран-плутониевого топлива позволяет не только использовать запасы энергетического плутония, но и утилизировать оружейный плутоний, а также «сжигать» долгоживущие изотопы актиноиды из облучённого топлива тепловых реакторов.

Первый и единственный действующий реактор данного типа находится на энергоблоке № 4 Белоярской АЭС в Свердловской области. Запуск реактора состоялся 10 декабря 2015 года[1], промышленная эксплуатация производится с 1 ноября 2016 года[2]. Электрическая мощность — 880 МВт[3].

Кроме своего основного (производственного) назначения, первый действующий реактор БН-800 имеет большое экспериментальное значение - на нем производится окончательная отработка технологии реакторов данного типа[4], которые предстоит применить в реакторе БН-1200. Хотя реакторы на быстрых нейронах позиционируются как перспективные[5], до 2035 года планируется построить и ввести в строй единственный реактор БН-1200 - в составе всё той же Белоярской АЭС[6].

История разработки проекта[править | править код]

Проект энергоблока БН-800 был разработан ещё в 1983 г. как типовой и предполагал реализацию сразу на нескольких атомных станциях (Белоярской и Южноуральской). Позднее он дважды пересматривался:

В конце 1990-х годов, согласно «Программе развития атомной энергетики РФ на 1998—2005 годы и на период до 2010 года», все еще предусматривалось сооружение и ввод в эксплуатацию энергоблоков с реакторами типа БН-800 на двух вышеупомянутых станциях[7]. Однако, в итоге, строительство Южно-Уральской АЭС так и не возобновилось, и проект энергоблока с реактором типа БН-800, со значительной задержкой, был реализован только на Белоярской АЭС.

Энергоблок № 4 Белоярской АЭС[править | править код]

В 1994 году проект энергоблока БН-800 прошёл все необходимые экспертизы и согласования, в том числе независимую экспертизу комиссии Свердловской области. В итоге, 26 января 1997 года была получена лицензия Госатомнадзора РФ № ГН-02-101-0007 на сооружение блока № 4 Белоярской АЭС с реакторной установкой БН-800.

Разогрев реактора для заправки жидкометаллическим теплоносителем начался 25 декабря 2013 года[8]. Набор минимальной критической массы и вывод на минимальную контролируемую мощность цепной реакции произошли в конце июня 2014 года[9]. Энергетический пуск планировался на октябрь 2014 года[8], но был отложен из-за выявленных недоработок.

Директор Белоярской АЭС Михаил Баканов рассказал о причине задержки в интервью газете «Быстрый нейтрон» (№ 01 [0165], 16 января 2015 г., стр. 2)[10]:

Исходно БН-800 планировали пускать на МОКС-топливе (кстати, как и БН-600 в своё время). Но производства этого топлива не было, его нужно было создавать. И в 2010 году уже стало ясно, что когда нужно будет загружать топливо в реактор, готово оно не будет. Тогда перед конструктором поставили срочную задачу: заменить проектную МОКС-зону на смешанную, где часть сборок будет содержать урановое топливо. И конструктор был вынужден принимать решения в условиях нехватки времени и с учётом всех требований, которые необходимо было соблюсти… Решения эти были связаны главным образом с распределением потока натрия — применили дроссельное устройство, которое вкручивалось снизу в топливную сборку. Как оказалось, это устройство при наших расходах натрия надёжно работать не может: там такие нагрузки, что оно просто-напросто вывинчивается и выпадает. Естественно, это касается только той части сборок (их чуть больше сотни из общего количества в тысячу штук), которые пошли под замену штатных… Теперь нужно исправлять их недостатки, заменять ненадёжные части.

После модификации активной зоны повторный физпуск состоялся в конце июля 2015 года[11].

25.11.2015 на энергоблоке № 4 Белоярской АЭС, (с реактором БН-800) впервые был выработан пар, с помощью которого было произведено пробное прокручивание турбины по штатной тепловой схеме[12].

10.12.2015 21:21 по местному времени (19:21 мск) энергоблок с реактором БН-800 включён в энергосистему Урала[1][13][14].

Из неофициальных сообщений специалистов[15]:

  • 23.07.2015 реактор выведен на минимальный контролируемый уровень мощности (МКУ);
  • 02.08.2015 завершены все процедуры физического пуска, реактор работает штатно;
  • 02.11.2015 было выдано разрешение на начало операций, связанных с энергопуском;
  • 10.11.2015 началось проведение энергопуска. Подразумевается выход на 35 % номинала, что позволит запустить турбогенератор.

Задачи реактора[править | править код]

  • Обеспечение эксплуатации на MOX-топливе.
  • Экспериментальная демонстрация ключевых компонентов закрытого топливного цикла.
  • Отработка в реальных условиях эксплуатации новых видов оборудования и усовершенствованных технических решений, введённых для повышения показателей экономичности, надёжности и безопасности.
  • Разработка инновационных технологий для будущих реакторов на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем: испытания и аттестация перспективного топлива и конструкционных материалов, демонстрация технологии выжигания минорных актинидов и трансмутации долгоживущих продуктов деления, составляющих наиболее опасную часть радиоактивных отходов атомной энергетики.

Инновации БН-800[править | править код]

  • Самозащищённость блока от внешних и внутренних воздействий.
  • Пассивные средства воздействия на реактивность, системы аварийного расхолаживания через теплообменники, поддон для сбора расплавленного топлива.
  • Нулевой натриевый пустотный эффект реактивности.
  • Минимальная вероятность аварии с расплавлением активной зоны.
  • Исключение выделения плутония в топливном цикле при переработке облучённого ядерного топлива.

Задачи энергоблока № 4[править | править код]

  • Формирование экологически чистого «замкнутого» ядерного топливного цикла.
  • Более чем 50-кратное увеличение использования добываемого природного урана, и обеспечение атомной энергетики России топливом на длительную перспективу за счёт своего воспроизводства.
  • Утилизация отработанного ядерного топлива с АЭС на тепловых нейтронах.
  • Утилизация радиоактивных отходов путём вовлечения в полезный производственный цикл отвального урана и плутония.
  • Энергообеспечение развития экономики Свердловской области.
  • До октября 2016 года - выполнение обязательств по утилизации оружейного плутония в рамках соглашения[16] .

Награды[править | править код]

В октябре 2016 года старейший американский журнал по энергетике «POWER» присудил четвёртому энергоблоку Белоярской АЭС с реактором БН-800 премию «Power Awards» за 2016[17] в номинации «Лучшие станции»[18]. При награждении было отмечено, что данный энергоблок:

  • является самым мощным в мире реактором-размножителем на быстрых нейтронах с жидкометаллическим натриевым теплоносителем
  • является универсальным устройством, пригодным для производства электроэнергии, утилизации плутония, утилизации отработанного ядерного топлива с АЭС на тепловых нейтронах, производства изотопов
  • играет решающую роль в формировании экологически чистого «замкнутого» ядерного топливного цикла, увеличении объёмов производства ядерного топлива, увеличении мощности АЭС и сокращении ядерных отходов

Безопасность реакторов типа БН, в частности БН-800[править | править код]

По своим физико-техническим свойствам (низкое — близкое к атмосферному — рабочее давление натриевого теплоносителя, большие запасы до температуры кипения, относительно небольшой запас реактивности на выгорание, большая теплоёмкость натрия и др.) быстрые реакторы с натриевым теплоносителем имеют высокий уровень внутренне присущей безопасности. Это качество убедительно продемонстрировано в процессе длительной эксплуатации предшествующего реактора БН-600. Принят целый ряд новых решений:

  • они основываются на пассивных принципах. Это означает, что эффективность не зависит от надёжности срабатывания вспомогательных систем и действий человека.
  • ещё одно преимущество натриевого теплоносителя — низкая коррозионная активность по отношению к используемым в реакторе конструкционным материалам. Поэтому ресурс натриевого оборудования большой, а количество образующихся в таком реакторе радиоактивных продуктов коррозии намного меньше, чем в других типах реакторов.
  • натрий связывает радиоактивный йод в нелетучий иодид натрия, и он не выделяется в окружающую среду. При эксплуатации установок типа БН образуется незначительное количество радиоактивных отходов.
  • Использование натрия в качестве теплоносителя требует решения следующих задач:
    • чистота натрия, используемого в БН. Большие проблемы вызывают примеси кислорода из-за участия кислорода в массопереносе железа и коррозии компонентов;
    • натрий является очень активным химическим элементом. Он горит в воздухе. Горящий натрий образует дым, который может вызвать повреждение оборудования и приборов. Проблема усложняется в случае, если дым натрия радиоактивен. Горячий натрий в контакте с бетоном может реагировать с компонентами бетона и выделять водород, который в свою очередь взрывоопасен.
    • возможность реакций натрия с водой и органическими материалами, что важно для надёжности конструкции парогенератора, в котором теплота с натриевого теплоносителя передаётся в водный.

Критика[править | править код]

Несмотря на исключительно восторженные характеристики со стороны официальных лиц, в профессиональном экспертном сообществе придерживаются более взвешенных оценок блоков типа БН, особенно их ранних модификаций. При всех положительных качествах, существуют и некоторые недостатки. В качестве наиболее красноречивого свидетельства их присутствия приводится факт резкого увеличения санитарно-защитной зоны Белоярской АЭС: в 1993 году её радиус был изменен сразу с 8 до 30 км[19].

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 Энергоблок №4 Белоярской АЭС с реактором БН-800 включён в сеть и выдал первый ток в энергосистему.
  2. БН-800 сдан в промышленную эксплуатацию. AtomInfo.ru (01.11.2016). Проверено 3 ноября 2016.
  3. Екатерина Зубкова Возобновляемый атом // Наука и жизнь. — 2017. — № 1. — С. 20-21. — URL: http://www.nkj.ru/archive/articles/30459/
  4. Пуск прототипа "энергоблока будущего" стал новым атомным прорывом РФ. «РИА Новости» (12.12.2015).
  5. Новый уровень ядерной энергетики Прорыв | MINING24.ru. mining24.ru. Проверено 23 декабря 2015.
  6. Распоряжение Правительства РФ от 9 июня 2017 года N 1209-р «Об утверждении Генеральной схемы размещения объектов электроэнергетики до 2035 года»
  7. Постановление Правительства РФ от 21 июля 1998 года N 815 «Об утверждении Программы развития атомной энергетики Российской Федерации на 1998-2005 годы и на период до 2010 года». Официальный интернет-портал правовой информации.
  8. 1 2 На БАЭС запустили крупнейший в мире реактор на быстрых нейтронах
  9. Белоярская АЭС: начался выход БН-800 на минимальный уровень мощности
  10. Быстрый нейтрон. № 01 [0165] — 16 января 2015 г. (недоступная ссылка)
  11. Белоярская АЭС: завершён этап физпуска реактора БН-800 Архивировано 24 сентября 2015 года. — Росэнергоатом, 05.08.2015
  12. Первый пуск турбины прошёл на блоке с реактором БН-800 Белоярской АЭС
  13. Татьяна Воробьева. На Урале появился новый атомный источник электрической генерации. Российская Газета (10.12.2015).
  14. Запущен реактор БН-800 | MINING24.ru. mining24.ru. Проверено 23 декабря 2015.
  15. БН-800 — Форум Atominfo.Ru
  16. Александ Уваров. Плутониевая история. www.atominfo.ru (13.11.2016). Проверено 10 июня 2018.
  17. В США российский атомный энергоблок БН-800 назвали лучшей АЭС года. «РИА Новости» (02.11.2016). Проверено 3 ноября 2016.
  18. TOP PLANT: Beloyarsk Nuclear Power Plant Unit 4, Sverdlovsk Oblast, Russia (англ.). Power (1 November 2016). Проверено 3 ноября 2016.
  19. Стратегия развития атомной энергетики России в первой половине XXI века/БЮЛЛЕТЕНЬ ПРОГРАММЫ ЯДЕРНАЯ И РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ № 5-6 2000 г.. Международный социально-экологический союз.

Литература[править | править код]

  • Фридман, В. Долгий путь быстрой энергетики // В мире науки. — 2014. — № 4. — С. 15. — ISSN 0208-0621