Сибирский химический комбинат (СХК) в 2014 году начнет строить инфраструктуру для реализации проекта "Прорыв" по созданию новейшего топлива для атомной энергетики. Андрей Николаев, руководитель проекта по созданию опытного реактора БРЕСТ-300, рассказал РИА Новости об основных целях проекта и объяснил, почему такой реактор можно без опаски строить около большого города.
— Андрей Георгиевич, не так много в общем доступе информации о проекте "Прорыв", который планируется реализовать на СХК. Расскажите о проекте, его целях и задачах?
— Я заканчивал в 1980 году институт, нам тогда уже говорили о замкнутом ядерном топливном цикле (ЯТЦ) на реакторах на быстрых нейтронах и что это перспектива на 50 лет, то есть на 2030 год. И весь мир идет к этому сейчас. Россия же решила опередить историю на 10 лет и внедрить этот цикл раньше. Я тогда только мечтал о том, чтобы этот проект реализовать, — и вот я работаю над этим проектом.
В 2010 году правительство РФ приняло ФЦП "Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010-2015 годов и на перспективу до 2020 года". Ее цель — разработать новую технологическую платформу. Основной упор в этой программе сделан на реакторах четвертого поколения, которых в мире нет, — сейчас эксплуатируются реакторы третьего поколения и поколения 3+.
Четвертое поколение предполагает создание реактора с замкнутым ЯТЦ, чего в мире до сих пор нет. Реакторы эксплуатируются с разомкнутым ЯТЦ: топливо облучается в реакторе, получается энергия, и потом оно хоронится. Есть частично замкнутый цикл: после выгрузки топливо частично перерабатывают, ненужное хоронят, а переработанное хранят для дальнейшего использования.
А на площадке СХК будет создан опытно-демонстрационный энергокомплекс (ОДЭК), где будет реализован замкнутый ЯТЦ: мы будем изготавливать топливо, загружать в реактор, облучать, получать энергию, разгружать, перерабатывать, снова из этого изготавливать топливо — и загружать. Есть только подпитка небольшая по урану, плутоний уже не нужен. И есть захоронение радиоактивных отходов, которые в принципе не нужны.
— В чем еще преимущества замкнутого ЯТЦ?
— В разомкнутом цикле идет переработка отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). Уран и плутоний после облучения разделяются, и остается проблема плутония. После переработки в быстром реакторе разделения не происходит. Убираются только ненужные продукты, а так топливо уран-плутониевое крутится дальше. Это очень важный шаг по нераспространению ядерного оружия — не происходит выделение плутония.
Более того, эти реакторы — дожигатели минорных актиноидов: в процессе облучения накапливается америций, кюрий. В тепловой энергетике это выбрасывается, а тут эти элементы также служат топливом.
— Каковы сроки реализации проекта на СХК?
— Первым начнет строиться модуль фабрикации плотного смешанного уран-плутониевого (нитридного) топлива. К концу этого года поставлена задача разработать всю документацию, чтобы с середины 2014-го начать строительство. Завод будет запущен по плану в 2017 году.
Модуль должен наработать первую загрузку для реактора и для последующих перезагрузок, сам реактор пускается в 2020 году, два года будет работать в экспериментальном режиме, и в 2022 году должен быть запущен модуль переработки топлива.
Но нельзя начинать строительство только модуля фабрикации, ведь площадка будет дальше развиваться. И поэтому строительство зданий, сооружений, которые необходимы для существования всей площадки, будет вестись параллельно. Все сети будут тянуться на все объекты сразу. Но пускаться объекты будут в разные годы.
Проект по реактору будет выпущен в 2014 году. Думаю, что в 2015 году начнется собственно его сооружение.
— Все это будет на площадке радиохимического завода (РХЗ)?
— Верно. Площадка находится северо-восточнее РХЗ.
— Каковы первоочередные задачи эксплуатации реактора?
— Как я уже говорил, это будет первый подобный реактор в мире. Это будет опытно-демонстрационный быстрый реактор со свинцовым теплоносителем мощностью 300 МВт (БРЕСТ-0Д-300). Его еще называют быстрым реактором естественной безопасности.
Сейчас в мире эксплуатируются быстрые реакторы с натриевым теплоносителем (БН). Натрий — очень легкий. Наш реактор будет с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем.
Первоочередная задача проекта — отработать технологию производства нового топлива, технологию эксплуатации нового реактора малой мощности и технологию переработки ОЯТ и воспроизводства нового. Наша цель — определить возможность работы этого реактора и возможность получения на нем электроэнергии.
— А долгосрочные планы на реактор?
— Планируется эксплуатировать его 30 лет. Сначала это будет физический пуск, не энергетический. На нем будут проходить исследования, и если все будет хорошо, будет принято решение пустить его в энергетическом режиме, чтобы он давал еще и электроэнергию. И, соответственно, будет приниматься решение о переходе на такие реакторы, только большей мощности. Это уже для коммерческой эксплуатации.
— Затраты на проект большие?
— На весь комплекс затраты — около 100 миллиардов рублей. Из них цена энергоблока — около 48-49 миллиардов рублей.
— Откуда будет поставляться оборудование?
— Все будет российское.
— Поскольку в реакторе будет использован свинцовый теплоноситель, то как будет решаться вопрос заморозки-разморозки?
— Это в проекте предусмотрено. Есть внешний источник тепла. Свинец, прежде чем попасть в реактор, разогревается в емкости и только потом попадает в корпус реактора. Все системы этого реактора находятся при температуре выше температуры плавления свинца (327 градусов Цельсия).
Он там циркулирует. Проходя реактор, свинец нагревается, получается энергия. Она выделяется из активной зоны реактора, теплоноситель нагревается, проходит теплообменник, охлаждается, тепло пошло на производство пара — и закрутилась турбина.
— Но специалисты говорят, что свойства жидкого синца до конца не изучены, и никто не знает, как он себя поведет…
— Но с натрием же работают. А натрий — очень активный металл. Если при контакте с воздухом он воспламеняется, потому что есть влага, то при взаимодействии с водой он вообще взрывается. И это не испугало людей создавать натриевые реакторы. Тот же БН-600 эксплуатируется 30 лет.
Свинец в этом плане менее опасен. Он на воздухе не горит, при взаимодействии с водой не взрывается, к конструкционным металлам он очень пассивен, редко вступает в какие-то соединения. С точки зрения химической активности свинец безопаснее натрия.
Чем отличается реактор, так это температурой плавления: нужно держать активную зону под высокой температурой. Все это находится под температурой 500 градусов. Если водо-водяные реакторы работают при температуре 220-250 градусов, то здесь на входе 420 градусов, на выходе — 550. Вот эта дельта и есть энергия. Меня как физика эта температура не пугает, а неспециалистов, возможно, настораживает.
Понимаете, натрий в свое время взяли, потому что у него низкая температура плавления. Тогда конструкционных материалов не было разработано для столь высокой температуры плавления, как у свинца. А ведь при такой температуре реактор работает 30 лет. Сейчас такие материалы есть.
Главный исследователь свинца как теплоносителя — Физико-энергетический институт имени Лейпунского в Обнинске. Они проводят все исследования, связанные с технологиями свинца. Все исследования сразу кладутся в технологию.
— Как учитывается полониевая опасность?
— Полоний — такой же радиоактивный элемент, как все остальные. Да, в результате облучения свинца будет накапливаться полоний-210. Но свинец будет периодически чиститься, как и другие элементы. Ненужные для дальнейшего поддержания реакции элементы будут выделяться в модуле переработки ОЯТ и передаваться национальному оператору на хранение. Оператор присутствует на площадке СХК, ему передан полигон подземного захоронения.
— Общественность волнуется, что опытный реактор, который никогда еще нигде не эксплуатировался, с неотработанной технологией будет строиться в непосредственной близости от крупного города. Что вы можете сказать на это?
— Ничего абсолютно безопасного не существует. Те же пять уран-графитовых реакторов, которые у нас работали на площадке. Когда их строили в 50- х годах, мало кто думал о безопасности. А они были очень опасные. Любое отклонение от номинального параметра требовало усилий от оператора, чтобы вернуть реактор в нормальное состояние. Я на одном из реакторов работал. Тогда людей никто не спрашивал.
Наш реактор будет на быстрых нейтронах, у него физика другая. Чтобы запустить медленный тепловой реактор, которые строились раньше, нужно было создать большой запас реактивности в топливе. И как только этот запас падает, реактор останавливают, перегружают. И так постоянно.
В быстром реакторе процесс совсем другой. В нем очень маленький запас реактивности изначально. Чтобы только запустить, чтобы пошла цепная реакция. А дальше в процессе начинает нарабатываться новое топливо, и он на нем работает в равновесном режиме.
В быстром реакторе невозможен разгон на мгновенных нейтронах: поскольку запас реактивности низкий, доля запаздывающих нейтронов тоже низкая. Ни при какой ситуации разгона на мгновенных нейтронах не происходит, не происходит ядерного взрыва.
— Эксперты говорят, что нитридное топливо слишком "молодое", чтобы его использовать в опытном реакторе опять же поблизости большого города.
— Нитридное топливо с точки зрения физики лучше оксидного. Топливо оксидное — оно жесткое, хрупкое — лопается, трескается, распухает под действием нейтронов. В этом случае нитридное топливо более крепкое. Оно потому и называется "плотное" — оно твердое с точки зрения механических дефектов: не распухает, не лопается, не давит на оболочку. И температурные режимы легче переносит за счет лучшей теплопроводности.
— В чем суть термина "естественная безопасность" по отношению к БРЕСТу?
— Это свойство реактора себя заглушать при отклонении любых параметров.
— Вы говорили, что будут ОЯТ. Помимо полония, что это будет и как будет решена их проблема?
— Никаких новых радиоактивных элементов не образуется, все в рамках проекта. По сравнению с теми отходами, что сейчас существуют в атомной промышленности, это день и ночь: количество и объемы очень маленькие. Самые высокоактивные отходы образуются в топливе. А коль топливо назад возвращается в реактор, в захораниваемые отходы попадает минимум радиоактивных элементов. Хоронить их будут на нашей площадке.
— Когда следует ожидать начала коммерческой эксплуатации реакторов на быстрых нейтронах?
— Наш реактор будет пущен в 2020 году. Планируется, что первым коммерческим будет БР-1200 на Белоярской АЭС. Это аналог нашего БРЕСТа. Параллельно с БРЕСТом идет его проектирование. Причем наш модуль фабрикации, который будет нарабатывать топливо для БРЕСТа, должен наработать и стартовую нагрузку для БР-1200. И если нам нужно 28 тонн, то для БР-1200 — уже 40.
Но по нему решение еще не принято, наверное, ждут реализации программы на СХК. Если все будет хорошо, а модуль фабрикации первым вступает в эксплуатацию, тогда будет принято решение по нему.