Международная конференция по быстрым реакторам и связанным с ними топливным циклам (FR26) прошла в Китае с 18 по 21 мая 2026 года. Девизом FR26 стало «От инноваций к внедрению». Организаторами конференции выступили МАГАТЭ при поддержке китайского института атомной энергии (CIAE). На пленарной сессии с докладом выступил известный китайский быстровик, главный научный сотрудник по направлению быстрых реакторов в корпорации CNNC, член технической рабочей группы МАГАТЭ по быстрым реакторам Чжан Дунхуэй (ZHANG Donghui).
Стратегия Китая
Стратегия Китая в сфере энергетики предусматривает достижение углеродной нейтральности к 2060 году. Атомная энергетика рассматривается в качестве одного из наиболее эффективных средств для реализации поставленной властями страны задачи.
В настоящее время доля АЭС в общей выработке электроэнергии в Китае составляет 4,8%. Она должна возрасти до 10% в срок до 2035 года.
По оценкам, атомный парк КНР достигнет суммарной мощности 150 ГВт(э) к 2035 году и превысит 300 ГВт(э) к 2050 году.
Для целей топливообеспечения столь большого парка АЭС в обязательном порядке потребуется как можно полнее использовать энергетический потенциал урана, в первую очередь, урана-238.
Поэтому в принятой в Китае трёхэтапной стратегии развития атомной и термоядерной энергетики (тепловые -> быстрые -> термоядерные) быстрым реакторам отводится важная роль.
Докладчик подчеркнул, что трёхэтапная стратегия не предполагает последовательной замены аппаратов одного типа на другой. Все этапы осваиваются совместно. В частности, быстрые реакторы будут работать в единой системе с реакторами с водой под давлением.
Легководные реакторы будут обеспечивать топливный материал для первых загрузок быстрых реакторов. В свою очередь, быстрые реакторы будут нарабатывать плутоний для собственных нужд и для нужд легководников. В задачи быстрых также входит трансмутация младших актинидов из ОЯТ тепловых аппаратов.
Таким образом, отметил докладчик, развитие тепловых реакторов в Китае продолжится ещё несколько десятилетий, а возможно, и сотню и более лет.
Взаимодействие быстрых и тепловых реакторов в рамках двухкомпонентной системы CIAEКитайские быстрые
Развитие технологий быстрых реакторов в Китае также происходит по трёхэтапной схеме: от экспериментального через демонстрационные к коммерческому проекту.
В настоящее время Китай подошёл вплотную к третьему этапу, где столкнулся с развилкой, какой из двух вариантов коммерческого реактора является предпочтительным.
Первый вариант - CFR1000, обеспечивающий электрическую мощность блока 1200 МВт(э). Топливо - МОКС-топливо. Стоимость удельного киловатта - менее 3000 долларов.
Второй вариант - интегральный реактор CiFR1000. Электрическая мощность блока также составляет порядка 1200 МВт(э). Топливо металлическое, стоимость удельного киловатта - менее 2500 долларов. Отметим, что докладчик называл внутренние китайские цены.
Чжан Дунхуэй сделал краткий экскурс в историю НИР/НИОКР по быстрому направлению в Китае. В 2010 году в Пекине был создан промышленно-технологический альянс стратегического развития быстрых реакторов. В настоящее время количество участников увеличилось до 107.
В 2024 году корпорация CNNC создала комплексный инновационный альянс по быстрым реакторам, объединив соответствующие предприятия и университеты.
Что касается разработки материалов, то в Китае разработан полный комплект материалов для быстрых натриевых реакторов, включая нержавеющие стали 316H и 304L, сталь F22 для пароводяного контура, соответствующие сварочные материалы, натрий реакторной чистоты, бор с высоким обогащением по бору-10, и другие материалы.
Также разработано ключевое оборудование для быстрых натриевых реакторов, включая натриевые насосы, теплообменники «натрий-натрий», парогенераторы «натрий-вода», натриевая арматура, трубопровод первого контура, привода СУЗ, перегрузочное оборудование, и так далее.
Что касается топлива для быстрых реакторов, то в настоящее время в Китае разрабатывается серийное топливо трёх типов - на диоксиде урана, МОКС-топливо, металлическое топливо. В иллюстрирующей фотографии докладчик показал образец стержня из U-Ce-Zr (известный материал для имитаторов реального топлива с плутонием и минорами).
По МОКС-топливу китайский специалист сказал, что оно находится в процессе разработки, по металлическому топливу - что «демонстрируется хороший прогресс».
В рамках создания промышленной кооперации для быстрых реакторов в Китае уже подготовлено большое количество поставщиков оборудования - около 300 поставщиков первого уровня и более 5000 поставщиков второго уровня.
Проект CiFR1000
Далее докладчик остановился на проекте CiFR1000. По обсуждавшейся в кулуарах конференции информации, именно данный проект сейчас рассматривается в Китае в качестве основного.
Чжан Дунхуэй пояснил, что для решения задач по декарбонизации и укреплению энергетической безопасности суммарная мощность атомного парка должна быть велика.
Для того чтобы удовлетворить потребности в топливе атомного парка на 300-400 ГВт(э), необходимо обеспечивать высокий коэффициент воспроизводства, короткое время удвоения и длительные кампании быстрых реакторов.
Именно эти требования были заложены в разрабатываемый проект CiFR1000, добавил докладчик.
Он перечислил основные характеристики CiFR1000. Это трёхконтурный четырёхпетлевой реактор бассейнового типа тепловой мощностью 2800 МВт(т), что обеспечивает электрическую мощность блока 1200 МВт(э).
Топливо металлическое, значение КВ более 1,2. Максимальная глубина выгорания 120 000 МВт×сут/т. Кампания реактора - 12 месяцев, сроки строительства - 60 месяцев.
В настоящее время в Китае в рамках проекта CiFR1000 ведутся работы по направлениям металлического топлива, собственно проекта РУ с большим корпусом, диаметр которого может достигать 19 метров, и по технологии переработки металлического ОЯТ, в качестве которой предварительно выбрана технология пиропроцессинга.
Докладчик напомнил, что в Китае два основных закона в атомной области (о ядерной безопасности и об атомной энергии) определяют две основных цели топливного цикла - (1) обеспечить материалами развитие атомной энергетики, и (2) управлять долгоживущими радиоактивными отходами.
При переработке ОЯТ быстрых реакторов специалисты будут сталкиваться с тремя основными трудностями:
• глубокое выгорание ОЯТ (особенно в CiFR1000);
• большое содержание делящихся материалов;
• высокое тепловыделение.
Это потребует инновационных подходов в области сухой переработки ОЯТ. Но также необходима разработка инновационных методов водной переработки ОЯТ легководных реакторов с целью максимально возможного извлечения из него урана и плутония.
Докладчик напомнил, что в Китае с 2014 года действует опытное производство по переработке ОЯТ - Nuclear Fuel Reprocessing Experimental Facility под эгидой института по атомной энергии (CIAE).
В заключение докладчик сказал, что быстрые реакторы и связанные с ними топливные циклы могут обеспечить энергобезопасность как Китая, так и всего мира.
Китайская атомная отрасль прилагает большие усилия для создания системы с быстрыми реакторами и готовится с точки зрения кадровых ресурсов.
Чжан Дунхуэй ожидает, что технологии и промышленные цепочки для быстрых реакторов будут внедрены в Китае «в течение следующих 10 лет».