Цикл замкнулся: как Россия реализует один из главных мировых проектов в атомной энергетике

Энергия — это то, что ежедневно нужно каждому из нас. Элементарно — чтобы смотреть телевизор, заряжать гаджеты, греть чайник, пользоваться феном — и для других бытовых нужд. С каждым годом число электроприборов увеличивается, потребность людей в энергии растет, соответственно, ее нужно вырабатывать все больше и больше. Однако существующих мощностей недостаточно. Уже сегодня около миллиарда человек в мире не имеют постоянного доступа к электроэнергии.

Поэтому человечество активно ищет новые источники энергии.

Сейчас в мире доминирует углеводородная энергетика. Но она отравляет атмосферу Земли, ее долю необходимо сокращать. Чем же заменить невозобновляемые ресурсы?

Есть несколько вариантов: нетрадиционные ресурсы (сланцевая нефть и газ, газогидраты и т. д.), возобновляемые ресурсы (энергия солнца, воды и ветра) и атомная энергетика (реакторы на быстрых и тепловых нейтронах).

Немного занимательной физики. Природный уран почти полностью состоит из урана-238 и всего на 0,7% — из урана-235. Чтобы изготовить топливо для тепловых реакторов, содержание урана-235 увеличивают до 3−5% (этот процесс называют обогащением урана). Для эффективного использования нейтронов для деления урана-235 их замедляют с помощью воды, тяжелой воды или графита. В результате происходит ядерная цепная реакция.

Но эта технология имеет свои недостатки. Во-первых, в отработавшем топливе содержатся различные осколки деления ядер, которые никуда не исчезают и «фонят» до трехсот лет, и так называемые минорные (младшие) актиниды — их всего около 1%, однако они излучают радиоактивность более двух тысяч лет. Во-вторых, энергетический потенциал природного урана используется неэффективно. Во-третьих, почти все отработавшее ядерное топливо превращается в так называемые отходы.

Эти «отходы» сами атомщики бережно хранят и называют ценным ресурсом. Дело в том, что отработавшее топливо содержит важные компоненты — уран-238 и плутоний, которые после рефабрикации (перевода этих элементов из одного типа в другой) можно не «хоронить», а многократно возвращать в реактор.

Первые оценки по свойствам быстрого спектра нейтронов в приложении к ядерным реакторам были сделаны в 1946 году по инициативе выдающегося советского физика, отца-основателя советской атомной промышленности Игоря Васильевича Курчатова.

У истоков создания быстрых реакторов стояли Александр Ильич Лейпунский и Олег Дмитриевич Казачковский. Лейпунский был основоположником работ по реакторам на быстрых нейтронах, а при непосредственном участии и руководстве Казачковского были пущены первые экспериментальные быстрые реакторы. Благодаря открытиям этих ученых в короткие сроки удалось добиться небывалого прогресса, и именно им мы обязаны нынешним активным развитием отрасли.

Российские ученые ставят перед собой амбициозную цель: создание промышленных энергокомплексов замкнутого ядерного топливного цикла на базе реакторов на быстрых нейтронах. Такого в мире еще не делал никто! Все это планируется осуществить в рамках проекта Росатома «Прорыв». В нем участвуют более 30 организаций и больше полутора тысяч ученых, инженеров, технологов и конструкторов.

Сейчас разрабатываются два реактора на быстрых нейтронах. Первый — с натриевым теплоносителем БН-1200. Его мощность будет достигать 1200 МВт — это больше, чем у уже работающих реакторов на Белоярской АЭС. Второй — уникальный реактор со свинцовым теплоносителем БРЕСТ-ОД-300, аналогов которому в мире нет.