В Международном агентстве по атомной энергии (МАГАТЭ) убеждены: страны мира будут рассматривать атомную энергетику как эффективный способ достижения целей в борьбе с изменениями климата. Сделать ее более доступным, устойчивым и экономичным вариантом производства электроэнергии помогут усовершенствованные реакторы. Об этом пишет Мэтью Фишер в 61 выпуске бюллетеня МАГАТЭ (IAEA Bulletin).
«Усовершенствованные реакторы, которые проєктуються с расчетом на ускоренный процесс лицензирования и эксплуатацию в течение шестидесяти и более лет, отвечают требованиям повестки дня в области смягчения последствий изменения климата, который предполагает быструю осуществимость и долговременную устойчивость проектов», – объясняет начальник секции развития ядерно-энергетических технологий МАГАТЭ Стефано Монти.
Он добавляет: в проекты реакторов продолжают вносить улучшения – это касается как безопасности, так и экономичности. Следовательно, считает господин Монти, отношение мирового сообщества к этому важному сегменту низкоуглеродной энергогенерации также будет улучшаться.
МАГАТЭ помогает разным странам с обоснованиями новых технологических решений и соответствия проектов усовершенствованных реакторов самым современным требованиям безопасности. С этой целью специалисты организации разрабатывают совместные исследовательские программы, проводят международные семинары-практикумы, сотрудничают в рамках международного форума «Поколение IV», основанного в 2000 году для научных исследований и инновационных разработок в области ядерных энергетических систем следующего поколения.
Усовершенствованные реакторы делятся на два основных типа-эволюционные и инновационные. Эволюционные реакторы уже сейчас предлагают немедленный переход к производству электроэнергии с незначительным объемом выбросов углерода, тогда как инновационные реакторы в придачу обещают существенно снизить объемы высокоактивных радиоактивных отходов.
Сейчас в мире эксплуатируются 15 эволюционных усовершенствованных реакторов, среди них – южнокорейский APR1400, российский ВВЕР1200, французский EPR, китайский HPR1000 мощностью 1090 МВт, также известный как Хуалун1, и китайский AP1000 мощностью 1157 МВт. Все эти проекты призваны увеличить объемы производства электроэнергии, одновременно сокращая объемы выбросов CO2 в окружающую среду и совершенствуя системы безопасности. Например, китайский Хуалун1 предусматривает также гермооболочку (контайнмент) новой конструкции, способную выдерживать более высокое давление для уменьшения вероятности утечки радиоактивных веществ в случае аварии.
Предметом многих исследований являются новые подходы к загрузке ядерных реакторов топливом, что имеют целью минимизировать последствия создания ядерных отходов и сократить затраты на эксплуатацию и обслуживание, параллельно с этим увеличивая КПД атомных электростанций и укрепляя ядерную безопасность.
Один из таких подходов заключается в многократной повторной переработке (рециклировании) остатков урана и плутония, содержащихся в отработанном топливе. Она дает надежду на то, что в будущем человечество сможет отказаться от использования свежего ядерного топлива.
Для действующих и будущих проектов усовершенствованных реакторов специалисты сейчас разрабатывают еще один перспективный вид топлива – так называемое устойчивое к авариям. Оно лучше выдерживает перепады температур и экстремальные условия внутри реактора. Новые виды топлива будут разрабатываться с учетом того, что оно будет пербовать в реакторе гораздо дольше, чем обычно сегодня. Для изготовления такого топлива используется смесь урана и плутония с большей атомной массой и покрытием из различных композитов на основе керамики, а также из металлов и их сплавов. В итоге это позволит получать больше энергии и меньше радиоактивных отходов.
Строительные работы в рамках реализации проектов инновационных реакторов должны начаться в разных странах ближе к 2030 году. Общими чертами этих проектов являются высокие характеристики безопасности, повышенная устойчивость, рациональное использование природных ресурсов и специальные меры для укрепления физической защиты.
В ряде проектов предполагается также использование новых типов теплоносителя, таких как жидкие металлы или расплавы солей, благодаря чему реакторы смогут работать за гораздо более высоких показателей температур и атмосферного давления. В некоторых проектах с целью сокращения объемов токсичности и времени жизни радиоактивных отходов будут использовать замкнутый ядерный топливный цикл.
«Хотя на начало коммерческой эксплуатации ядерных энергетических реакторов следующего поколения нам, возможно, придется ждать еще немало лет, исследовательский прогресс в этой области очень обнадеживающий, – говорит директор отдела ядерной энергетики МАГАТЭ Дохе Хан. – Учитывая то, что мы стремимся к будущему, где будет преобладать экологически чистая энергия, абсолютно понятно, что важную роль в достижении этой цели будет играть ядерная энергетика».