5 мая 2022

В Южной Корее ведётся разработка быстрых реакторов

AtomInfo.ru

Международная конференция FR22 по быстрым реакторам и связанным с ними топливным циклам прошла в штаб-квартире МАГАТЭ в Вене с 19 по 22 апреля 2022 года. С докладом о текущем состоянии работ по быстрым реакторам и ЗЯТЦ в Южной Корее выступил Чхэ Ён Им (Chae Young Lim) из корейского исследовательского института атомной энергии (KAERI).

Быстрые натриевые реакторы рассматриваются в Южной Корее как одна из технологий, решающих проблему с ОЯТ в целом и с трансурановыми элементами (TRU) в частности, причём в качестве технологии переработки упор делается на пиропроцессинг.

Докладчик не стал заострять внимание, но ещё недавно говорилось о возможности прекращения всех исследовательских работ по пиропроцессингу. По всей видимости, новые власти страны настроены более лояльно по отношению к атомной отрасли.

В то же время докладчик подтвердил, что в быстрой области наблюдается определённый сумбур, который он назвал "непрерывным продвижением к технологической демонстрации трансмутации трансурановых элементов и безопасности быстрых натриевых реакторов", но в условиях, когда "конкретный план развёртывания нуждается в дальнейших решениях по развитию технологии пиропроцессинга".

Он напомнил, что когда-то предполагалось уже в 2022 году приступить к строительству быстрого натриевого реактора-выжигателя TRU и ввести его в строй в 2028 году. Однако в 2018 году эта программа была остановлена, а в декабре 2020 года было закрыто агентство по разработке быстрых натриевых реакторов (SFR Development Agency).

Новая программа, которую докладчик назвал "Revised Plan", состоит во многом из разработки плана будущего развёртывания. Она (разработка) должна завершиться в 2026 году.

Говоря о конкретных проектах, докладчик упомянул широко известный KALIMER-600, фундаментальный быстрый натриевый проект, удовлетворяющий требованиям к IV поколению реакторов.

Очевидно, что шансов быть построенным в обозримом будущем у KALIMER-600 нет или практически нет. Поэтому докладчик сделал больший упор на второй проект - PGSFR, демонстратор технологии трансмутации.

Работы по PGSFR велись на протяжении 2012-2020 годов. Проект существует в двух вариациях - базовой (Track 1) и сопутствующей (Track 2).

Базовый вариант является, как уже сказано, отечественным демонстратором технологии трансмутации трансурановых элементов. Конкретный план по возобновлению работ по данному варианту может быть подготовлен к 2025 году.

Сопутствующий вариант обладает чертами малого модульного реактора. Он во многом использует решения из базового варианта, за исключением активной зоны и топлива - для стартовой загрузки в нём предполагается металлическое топливо U-10%Zr.

Докладчик напомнил, что по проекту PGSFR работы велись в институте KAERI при финансовой поддержке правительства Южной Кореи.

Институт отвечал за проект ядерного острова и топлива, а также за демонстрацию проекта в целом. Компания KEPCO-E&C работала по неядерному оборудованию (balance of plant, BOP), а "Doosan Heavy Industries" занималась вопросами, касающимися проектов отдельных узлов и компонентов.

На международном уровне сотрудничество было установлено с Аргоннской национальной лабораторией (США).

Текущее состояние проекта PGSFR в базовом варианте докладчик охарактеризовал как "примерно соответствующее подготовке окончательной версии ТОБ (SAR)". В наличии имеются порядка 2 тысяч технических документов и тематические отчёты по лицензированию (topical reports) по ключевым для безопасности направлениям.

Для обоснования безопасности PGSFR была построена экспериментальная база, на которой к 2020 году было выполнено 35 программ по обоснованию. Создаётся инфраструктура для производства металлического топлива. Суммарный опыт работ южнокорейских специалистов по быстрой натриевой программе составляет примерно 200 человеко-лет.

Чхэ Ён Им напомнил, что на российском реакторе БОР-60 были успешно завершены облучательные эксперименты с южнокорейскими топливом и оболочками.

В мае 2020 года на БОР-60 завершилось облучение изготовленного в KAERI стержня с металлическим топливом U-10%(вес.)Zr, достигнута глубина выгорания 7%(ат.), рассматривается возможность расширения эксперимента до выгорания 10%(ат.).

Также в мае 2020 года на БОР-60 завершились испытания образцов материалов оболочек - FC92 и HT9. Была набрана повреждающая доза 75 с.н.а., причём FC92 показал себя примарно на 30% устойчивее к ползучести, чем HT9.

В завершающей части выступления докладчик из Южной Кореи остановился на модной тематике малых модульных реакторов.

Он сообщил, что до конца 2022 года KAERI намерен предложить канадскому регулирующему органу для процедуры предварительного рассмотрения (vendor design review, VDR) проект быстрого натриевого реактора мощностью 100 МВт(э) с удлинённой кампанией.

Речь идёт о проекте SALUS-100 (Small, Advanced, Long-cycled and Ultimate Safe SFR). Его разработка ведётся в рамках гранта, выданного правительством Южной Кореи на 2022-2024 годы.

Подробностей проекта в докладе не было. Можно предположить, что это творческое развитие сопутствующего варианта PGSFR.

В 2021 году в Южной Корее стартовала новая программа по разработке жидкосолевых реакторов.

ЖСРы могут иметь морское применение (сейчас это обсуждается с южнокорейскими судостроительными компаниями). Также потенциально быстрые ЖСРы на хлоридах могут стать подходящим аппаратом для решения проблемы ОЯТ.

Основные направления НИР/НИОКР: измерение свойств жидких солей, разработка кодов для проектирования и обоснования безопасности, технологии изготовления жидкосолевого топлива.

Внутри страны была сформирована консультативная группа по ЖСР с привлечением университетов и крупных компаний (например, "Samsung Heavy Industries" и "Hyundai Heavy Industries").

Возможности для международного сотрудничества находятся на стадии обсуждения. Докладчик упомянул, что рассматривается сотрудничество с нацлабораторией Айдахо по теплофизическим измерениям солей, содержащих актиниды.

Также возможно сотрудничество с разработчиками ЖСР из других стран, в первую очередь, по морским применениям. Он назвал "TerraPower", "Moltex Energy", "CorePower", "Seaborg" и "Copenhagen Atomics", но уточнил, что список возможных партнёров не ограничивается этими компаниями.

От выбора стратегии обращения с ОЯТ во многом зависит судьба быстрой натриевой программы. Она в Южной Корее продолжается и пока не свёрнута.

Пока политики определяются, атомщики разрабатывают малый модульный быстрый натриевый реактор, используя наработки из программы по PGSFR. Такой аппарат должен стать, скорее, не выжигателем трансуранов, а энергетическим реактором с удлинённой кампанией.