Концепция жидкосолевого реактора (ЖСР, реактора на расплавах солей) и традиционные тепловые ядерные энергетические установки возникли почти одновременно. Причем первая во многом была более привлекатель-на.


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
растворяется менее 1
% фторида плу
тония PuF₃». Такую соль удалось най
ти ученым России в 2013 году.
В 1990-х годах группа ученых из вось
ми российских институтов (
РФЯЦ-
ВНИИТФ, НИИАР, ИЯИ РАН, ВНИИХТ,
ИТЭФ, ИАТЭ, ФЭИ, НИЦ «Курчатов
ский институт»), которых интересо
вала жидкосолевая тематика, объеди
нились и создали некоммерческую
организацию — Координационно-ис
следовательский центр «
МЮКАТЭКС».
Возглавил его Л. Пономарев, который
в то время работал в Курчатовском
институте. МЮКАТЭКС выполнял
проекты Международного научно-
технического центра, «в тени» кото
рых проводились также исследования
по ЖСР. Было и небольшое финанси
рование НИОКР из Росатома.
В ходе исследований фторид плуто
ния пробовали растворять во мно
гих солях, пока две лаборатории —
НИИАРа и ВНИИТФа — независимо
друг от друга не доказали, что в рас
плаве LiF-NaF-KF при температу
ре 700 °C можно растворить не 1
%,
% PuF₃. «Такая топливная компо
зиция содержит по массе до 60
на и плутония, а спектр нейтронов
в таком реакторе является быстрым,
и экспериментальное доказательство
высокой растворимости PuF₃ в LiF-
NaF-KF открывает путь для создания
быстрого жидкосолевого реактора
с U-Pu топливным циклом, — подчер
кивает Л. Пономарев. — Выполненные
расчеты подтвердили, что такой ре
актор может работать в равновесном
режиме, при котором он потребляет
только
U, а делящийся изотоп
Pu
нарабатывается в процессе работы
8 по вопросу
«Жидкосолевой быстрый
замкнутым
топливным циклом
1. Рекомендовать провести
ста технологии ЖСР в си
стеме ядерной энергетики,
выявив ее возможные пре
имущества по сравнению
с разрабатываемыми в на
стоящее время БР в услови
2. Рассматриваемая кон
цепция БЖСР может быть
рекомендована для продол
жения выполнения НИР и их
консолидации < …>.
3. Обратить внимание на
возможности финансиро
вания тематики в рамках
внеотраслевых источников
(например, РФФИ, «Сколко
во», гранты Минобрнауки).
4. Рекомендовать включе
ние в международное со
трудничество с ведущими
научными центрами и ор
ганизациями, занимающи
мися аналогичными разра
ботками, а также поиск
возможного участия рос
сийских специалистов, экс
периментальной базы
циала в зарубежных проек
тах, прежде всего в Китае
Из результатов эксперти
основания параметров
быстрого жидкосолевого
год)
Эксперт 1: В случае успе
ха проекта это открыва
ет возможности истинно
инновационных решений
в атомной энергетике…
Проект безусловно следует
поддержать.
Эксперт 2: Предлагаемый
проект обещает дать каче
ственно новые, важные для
ядерной энергетики резуль
таты и безусловно заслу
живает поддержки.
Эксперт 3: Актуальность
проекта и его значение для
решения проблем современ
ют сомнений. Считаю, что
данный проект обязатель
но следует поддержать.
Заключение секции экс
пертного совета:
Секция считает, что про
ект относится к обла
сти инженерных наук…
и не предполагает получе
ния новых знаний в области
ядерной физики… Секция
рекомендует экспертно
му совету отклонить дан
ную заявку.
телю президиума НТС
Лаверову от
первого заместителя
ФАНО А.
Медведева
год)
ФАНО России считает
предложенные исследования
БЖСР с уран-плутониевым
спективными и в целом их
поддерживает… Однако,
ввиду отсутствия у ФАНО
России резервов бюджетных
ассигнований, утверждение
программы исследований
по теме БСЖР возможно
только после определения
источников финансирова
ния мероприятий по данной
времени уже все поняли преимуще
ства быстрого спектра нейтронов.
тия ядерной энергетики на основе
быстрых реакторов, которую, впро
чем, тоже вскоре закрыли после ряда
аварий. Совсем недавно технологию
Окриджа купил Китай, и к 2020 году
там планируют построить «двойни
ка» MSRE (подробнее см. с. 27).
Чтобы реализовать все преимуще
ства ЖСР, необходимо одновремен
но выполнить три условия: быстрый
спектр нейтронов, жидкое топли
во, уран-плутониевый цикл. «Для
этого надо найти соль, которая рас
творяет много урана и плутония,
без этого быстрый спектр невоз
можен, — рассказывает Л. Понома
рев. — А в расплаве соли 2LiF-BeF₂,
который использовали американцы,
7 (49) 2016 — 25
реактора. Полученные результаты от
крывают совершенно новые возмож
ности для преодоления принципиаль
ных проблем ядерной энергетики».
В БСЖР нет ограничений по глуби
не выгорания топлива, потому что
там отсутствуют твэлы и их оболочки;
снимается также проблема минор
ных актинидов, поскольку в быстром
спектре нейтронов америций (кото
рый представляет наибольшую дол
говременную опасность) эффективно
выжигается.
«Надо отделять только лантаниды —
нейтронные яды, чтобы они не „ели“
нейтроны. Но в быстром реакторе,
в отличие от теплового, сечение за
хвата лантанидов много меньше. Чи
стить топливную композицию от лан
танидов периодически все равно
придется, но делать это можно зна
чительно реже и без остановки ре
актора, заменяя при этом отрабо
танное топливо свежим», — говорит
Л. Пономарев.
дежду на реализацию идеи БЖСР,
следований, и прежде всего:
изучить физико-химические свой
ства соли LiF-NaF-KF и других фто
ридных солей с высокой раство
римостью фторидов урана, тория
и плутония;
найти материалы, устойчивые к со
вместному воздействию жидких со
лей, продуктов деления и нейтрон
ному облучению;
разработать схему замыкания ядер
ного топливного цикла БЖСР и ме
тоды утилизации радиоактивных
отходов жидкосолевой топливной
композиции;
выполнить системные технико-эко
номические исследования концеп
ции БЖСР и ее безопасности;
инициировать подготовку специа
листов по физике и химии жидкосо
левых реакторов.
По утверждению Л. Пономарева, за
три-пять лет при умеренном фи
нансировании можно решить все
эти проблемы и получить все исход
ные данные, необходимые для под
готовки технического задания на
 \f\t
‹‚ ‰

\n‰  \n\f \f

‘.  
: \f\t\f 
 ,
 \n\f 
  \b , \f \n
 ,   \b:
Š\f , \n
 \f\t 
 \b 
\b…\f‰. ­\t  ‰
 \f  ‰.  
‰ \f\b\r\f\f ‰ 
— 
\f  \f\t ‰
\t  \t
\n‰
\f,   \f\r
 \b\f\f. ­\t ˆ‹€ 
\f\t \f\f‰Š
\f\r\f‰Š \b\t
‘, \n‰  \f
 Ž

\n . ­ Š, \n
€\f\f,
\t‰ \b\f‘ \f
проектирование демонстрационного
блока БЖСР.
Конечно, эти исследования не при
несут прибыли немедленно (и даже
в обозримом будущем), но ставки
очень высоки и нужны люди, способ
ные принимать масштабные решения
с учетом длительной перспективы,
констатирует Л. Пономарев.
В 2013 году, по словам нашего собе
седника, МЮКАТЭКС закрыли, а Рос
атом прекратил финансирование ра
бот, несмотря на то что профильный
НТС-8 госкорпорации рекомендовал
концепцию к дальнейшей разработке.
Научные эксперты посоветовали раз
работчикам параллельно искать фи
нансирование вне Росатома. «Я по
давал заявку в Российский научный
фонд — и вот результат: все три экс
перта единогласно рекомендовали
безусловно поддержать проект, но ру
ководство РНФ заявку отклонило, —
рассказывает Л. Пономарев. — Мы
обращались в Академию наук, обсу
дить проект собрались представители
трех отделений РАН: физики, хи
мии и энергетики — почти треть
Академии. Совещание приняло ре
шение поддержать проект и обрати
лось с письмом к президенту РАН,
но опять все безрезультатно. Пред
седатель президиума НТС Росато
ма академик Николай Лаверов напи
сал письмо поддержки в Федеральное
агентство научных организаций. Из
ФАНО ответили: отлично, очень инте
ресно, найдите деньги и исследуйте».
Пока группа Пономарева ищет фи
нансирование, ученые продолжают
в инициативном порядке вести рас
четы, однако экспериментальная ра
бота стоит: нет денег даже на реакти
вы. «Беда в том, что за последние три
года я почти потерял команду, — се
тует Л. Пономарев. — Эксперимен
тальная установка во ВНИИТФе раз
рушена, в НИИАРе расформирован
радиохимический отдел, и работать
на установке больше некому».
В этом году разработчики БЖСР под
эгидой НИЯУ МИФИ подали заявку
на финансирование по объявленной
Росатомом программе «Инновацион
ный старт». Ученые, претендующие
на средства госкорпорации, должны
доказать, что в перспективе их пред
ложения могут принести ей суще
ственную прибыль.
«Даже примитивные оценки показы
вают, что переработка жидкого топ
лива в разы проще и дешевле, чем
переработка твэлов», — утвержда
ет Л. Пономарев. Возможно, на «Ин
новационном старте» ему и его еди
номышленникам наконец улыбнется
удача.
Альтернативный проект быстро
го реактора на расплавах солей ве
дет инициативная группа в Фи
зико-энергетическом институте
им. А.
И. Лейпунского при участии
ученых из НИЦ «Курчатовский ин
ститут». Рабочее название установ
ки — «ЖАСМИН» (жидкосолевая,
многофункциональная, инноваци
онная). В качестве соли предпола
гается использовать предложен
ный группой Пономарева (в которую,
кстати, входили и ученые из ФЭИ)
расплав LiF-NaF-KF. В этом проек
те предлагается объединить две пока
не существующие технологии: элек
троядерную и жидкосолевую. Под
критический ЖС-бланкет управляет
ся источником нейтронов, которые
рождаются при взаимодействии уско
ренных протонов с ядрами урана.
Уже сегодня в ФЭИ приступили
к опытно-конструкторским прора
боткам комплекса (институт финан
сирует их сам). Реактор будет иметь
модульную структуру для повыше
ния безопасности. Планируемая мощ
ность — 20 кВт. Теоретически, в слу
чае успеха, можно замахнуться и на
более высокие показатели. Но в ФЭИ
главенствует идея использования ре
актора для сжигания минорных акти
нидов, прежде всего америция, а не
для производства электроэнергии,
поэтому ученые считают, что тепло
вые мощности блоков за пределами
0,5–1 ГВт вряд ли понадобятся. Опыт
ный образец ЖАСМИНа обещают
представить в 2018 году.
Л. Пономарев считает, что игра не
стоит свеч. «ФЭИ хочет делать, по
сути, не реактор, а подкритическую
систему. ЖАСМИН сам работать не
может — он должен подпитываться от
ускорителя. Думаю, это несерьезно.
Просто ФЭИ нужен новый ускоритель,
чтобы производить изотопы. А жид
косолевой бланкет — просто „бан
тик“, чтобы оправдать покупку такого
ускорителя. Дело это бессмыслен
ное, мощность 20 КВт никому не нуж
на, потоки нейтронов 1014 н/с давно
достигнуты в обычных реакторах», —
говорит он.
Стоит отметить, что редакция пре
доставила руководству ФЭИ возмож
ность ответить на эти доводы, однако
в институте ею не воспользовались.
В блоке по управлению инновациями
Росатома концепцию БЖСР призна
ют привлекательной, но называют
очень низкой степень ее проработ
ки. Авторам потребуется не менее
10 лет работы, чтобы решить про
блемы с материалами, с поведением
жидких солей под облучением, с экс
плуатацией реактора. «Пока, мне ка
жется, рассчитывать на финансовую
поддержку проекта в госкорпорации
странно, — сказал представитель ру
ководства научного дивизиона. —
В ближайшие много лет госкорпора
ции предстоит усовершенствовать
технологию ВВЭР. Возможно, будет
построен натриевый реактор БН-
1200. Сложная задача, нужно вло
жить много средств, чтобы это дей
ствительно был следующий шаг
в натриевой технологии, а не просто
повторение БН-800 с большей мощ
ностью. Еще одно направление — бы
стрые реакторы со свинцовым теп
лоносителем. Оно тоже требует
больших вложений. Вот три направ
ления, давайте еще четвертое запу
стим? Боюсь, Боливар не выдержит
«Что касается идеи реактора
ЖАСМИН, она интересна. В мире су
ществует несколько подобных про
ектов. Но преимущества такой уста
новки проявляются лишь тогда, когда
ее мощность мала. Как физическая
установка, как источник нейтронов
ЖАСМИН, мне кажется, имеет право
на жизнь. Если масштабировать тех
нологию, сделать реактор серьезной
мощности, пригодной для энергети
ки, то преимущества будут не столь
очевидны, а стоимость сооружения
велика», — прокомментировал наш
собеседник.

Приложенные файлы

  • pdf 4421237
    Размер файла: 243 kB Загрузок: 1

Добавить комментарий