Ядерный Грааль


Самый мощный в мире и единственный постоянно работающий российский реактор-размножитель БН-800 на Белоярской АЭС успешно прошёл испытания на полной проектной мощности.

Следующим этапом должна стать его передача в промышленную эксплуатацию, которая может стартовать уже в самое ближайшее время. Таким образом, вместе с запущенным год назад заводом по производству смешанного уран-плутониевого топлива (так называемого МОКС-топлива), Россия получила все необходимые компоненты замкнутого ядерного цикла.

Что такое замкнутый цикл? На сегодня в мире работают 450 энергетических ядерных реакторов, которые за год потребляют около 18 000 тонн урана различной степени обогащения. Однако фактически в этих реакторах "сгорает" не больше 3% от общей массы этого тяжёлого радиоактивного металла — то есть около 540 тонн.

Это связано с особенностями самого процесса ядерного "горения": основной ядерной "спичкой" является изотоп уран-235, в то время, как второй изотоп, уран-238, которого, кстати, даже в обогащённом ядерном топливе чуть ли не 95-97%, представляет собой скорее "сырые дрова", которые лишь немного тлеют в реакторе. В такой же аналогии можно описать и образующийся из урана-238 изотоп плутоний-239: он будет похож на "древесный уголь", который достаточно неплохо горит, только вот зажигается крайне неохотно и от хорошего жара.

В качестве такого "жара" используются высокоэнергетические, так называемые быстрые нейтроны. По счастью, именно такие нейтроны выделяет при своём распаде уран-235, только вот реактор на них получается очень капризным. СССР, а затем Россия — потратили без малого около 50 лет на создание устойчиво работающего и надёжного реактора на быстрых нейтронах: БН-800 является уже, фактически, четвёртым поколением реакторов-размножителей, или бридеров.

Почему же эти реакторы называют размножителями? Всё дело в том, что при правильной настройке они не просто позволяют сжигать до сих пор бывшие практически бесполезными уран-238 и плутоний-239. В реакторе-размножителе может образовываться даже больше плутония-239, чем сгорает урана-235. Такой коэффициент размножения обычно невелик и находится между 1 и 1,5, но, согласитесь, в этом есть маленькое ядерное чудо — в печь загрузили килограмм дров, а достали — целых полтора, попутно получив энергию от их сгорания.

Для дальнейшей работы с плутонием и нужен завод МОКС-топлива. На нём полезный плутоний-239 и остаточный уран-235 извлекают из облучённого топлива, после чего из этих изотопов делают новые топливные таблетки, которые можно повторно загрузить в реактор. Пока что экономически выгодно делать это один раз, но в дальнейшем можно рассчитывать на практически бесконечный цикл переработки урана в плутоний — и последующее сжигание последнего. А это, без всякого преувеличения — настоящая энергетика будущего: мощная, эффективная, без выбросов парниковых газов в атмосферу — да ещё и снабжённая собственным топливом на долгие столетия вперёд.

Показательный момент — строительство БН-800 стартовало ещё 36 лет тому назад, в 1983 году. Два раза проект реактора пересматривался и дополнялся: сначала после Чернобыльской аварии, а потом, в 1993 году — в соответствии с новой российской нормативной документацией по безопасности. Кроме того, в 1990-х годах Россия даже пошла на "военную хитрость": БН-800 был заявлен в программу утилизации излишнего количества российского оружейного плутония, что позволило в самое тёмное время получить небольшие, но критически важные деньги от США на реализацию проекта реактора.

Кстати, формально соглашение с американцами Россия выполнила добросовестно и полностью — и реактор, сжигающий плутоний, построила, и создала для него завод по переработке оружейного плутония в МОКС-топливо. А вот американцы, как часто бывает, в итоге схитрили: завод по производству МОКС-топлива строить отказались, а плутоний решили разбавлять "химически", что позволило бы легко вернуться при желании к его использованию в военных целях. В силу этого Россия вышла в 2016 году из кабального соглашения по утилизации плутония. Так что теперь мы можем жечь оружейный плутоний в БН-800 тогда, когда нам это выгодно — а не под контролем кураторов из США. Или, при нужде, пустить плутоний не в топку, а в боеголовки.

Кроме того, статус "единственного в мире действующего реактора-размножителя" ценен сам по себе. Сегодня целый ряд стран, в частности — Китай и Индия, интенсивно развивают у себя ядерную энергетику. Но они уже столкнулись с неизбежной проблемой — в этих странах просто нет достаточного количества природного урана на своей территории. Откуда вытекает их громадный интерес к российскому реактору-размножителю: для новых "ядерных тигров" такого рода технология, да ещё и дошедшая до стадии промышленной эксплуатации, является настоящим "ядерным Граалем", который может закрыть их растущие потребности в топливе. Так что — большого и светлого будущего тебе, БН-800!

Алексей Анпилогов

Источник: zavtra.ru





Комментарии