5 мая 2022

В Японии ведут разработку быстрого натриевого реактора с повышенной сейсмостойкостью

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 в Японии выступил Хидеки Камиде (японское агентство по атомной энергии JAEA).

В октябре 2021 года в Японии был принят 6-ой стратегический план по энергетике. В соответствии с планом на горизонте 2050 года атомная энергетика в стране сохранится "в необходимых масштабах" с учётом требований по безопасности и устойчивости.

В более близкой перспективе (до 2030 года) стоит задача по обеспечению стабильного использования атомной энергии. В том числе требуется снижать объёмы и радиотоксичность отходов, стартовать завод "Rokkasho" по переработке ОЯТ и продолжать программу по использованию MOX-топлива в легководных реакторах.

Также до 2030 года продолжатся исследовательские работы по направлениям быстрых реакторов (в международной кооперации), малых модульных реакторов (демонстрация совместно с зарубежными партнёрами) и высокотемпературных реакторов (разработка технологий, требующихся для производства водорода).

Докладчик напомнил, что принятый стратегический план подразумевает приоритетную роль ВИЭ на горизонте 2050 года.

Для способствования инновациям в области реакторостроения в Японии принята инициатива NEXIP (Nuclear Energy x Innovation Promotion). В ней принимают участие министерства экономики и образования, а также JAEA.

В рамках инициативы предлагается софинансирование разработок новых концепций реакторов и сопутствующих технологий, включая топливо. Предлагается доступ к экспериментальным и расчётным возможностям JAEA, поощряется международное сотрудничество и оказывается поддержка отрасли и образовательным учреждениям в сфере человеческих ресурсов.

По быстрым реакторам Япония наладила полезное сотрудничество с Францией. В период 2014-2019 годов японские компании и организации участвовали в проекте ASTRID. После его закрытия JAEA, MHI и MFBR с японской стороны и CEA и "Framatome" с французской стороны заключили новое соглашение о сотрудничестве в деле разработки быстрого натриевого реактора.

Развивается также и сотрудничество с США. В январе 2022 года эти же три японских компании заключили соглашение с компанией "TerraPower" о сотрудничестве в разработке быстрых реакторов с натриевым теплоносителем.

Далее докладчик кратко остановился на проекте быстрого натриевого реактора с повышенной сейсмостойкостью (3D seismic isolation system), разрабатываемом в Японии.

Блок с таким реактором будет иметь электрическую мощность 650 МВт(э). Активная зона загружается MOX-топливом.

В качестве одной из мер по управлению тяжёлыми авариями выбрано использование ТВС типа FAIDUS (fuel subassembly with an inner duct structure; FAIDUS).

Докладчик не стал подробно пояснять по FAIDUS. На самом деле, это не новая разработка, она была предложена в 2004 году T.Mizuno и H.Niwa (платная ссылка). Для пояснения ниже приводим иллюстрацию из этой статьи.

Другой отличительной чертой японского проекта является применение 3D системы сейсмоизоляции (3D seismic isolation system). Докладчик отметил, что в настоящее время проводятся эксперименты на макете системы в масштабе 1:2.

Докладчик упомянул также о разработке цифровых систем ARKADIA в помощь конструкторам и об экспериментах PLANDTL-2 по изучению отвода тепловыделения на модели быстрого натриевого реактора.

Облучательные возможности Японии после закрытия "Monju" связаны теперь только с исследовательским реактором JOYO, на нём завершаются работы по модернизации с учётом постфукусимских требований по безопасности.

В заключительной части доклада Хидеки Камиде затронул цели, которые Япония хотела бы достичь в области топливного цикла.

В первую очередь, это обеспечение устойчивых поставок энергии для достижения энергобезопасности. Конкретная задача - выход на многократное рециклирование плутония, что позволит максимизировать эффективность использования природного урана.

Также важной целью является снижение нагрузки на окружающую среду. Под этим понимается выжигание младших актинидов в быстрых реакторах. В соответствии с этой задачей Япония уделяет большое внимание НИОКР по различным аспектам топливных циклов с участием миноров (выделение из ОЯТ, разработка топлива с добавками миноров, и так далее).