Золотарёва Н. А.
На современном этапе
становления ядерной энергетики не только определились базовые реакторы с
водяным теплоносителем (ВВЭР, РБМК), но и получила практическое подтверждение
идея расширенного воспроизводства в ядерных реакторах. Такие реакторы позволят
создать двухкомпонентную структуру ядерной энергетики (реакторы-размножители и
тепловые реакторы), при которой тепловые реакторы работают на избыточном
топливе, нарабатываемом в реакторах-размножителях. В некоторых странах в 50– 60-х
годах были созданы экспериментальные реакторы-размножители с натриевым
теплоносителем. Всесторонние исследования, проведенные на экспериментальных
реакторах-размножителях, позволили создать опытно-промышленные АЭС с такими
реакторами. В СССР были сооружены две опытно-промышленные АЭС с быстрыми
реакторами: БН-350 в Шевченко и БН-600 в Заречном. АЭС с БН-350 отработала
назначенный ресурс (с 1973 по 1998 гг.) и в настоящее время выведена из эксплуатации.
АЭС с БН-600 успешно эксплуатируется с 1980 г.
Возможность развития
крупномасштабной ядерной энергетики определяется в первую очередь наличием
доступных делящихся материалов. С учётом ограниченности естественных запасов
урана, а также использования его в тепловых реакторах не более 1 % долговременное
масштабное развитие ядерной энергетики невозможно. Этого заключения не меняет
рециклирование топлива тепловых реакторов и вовлечение тория в топливный цикл.
Реакторы-размножители по существу являются единственным средством полного
использования урана и тория для производства энергии и тем самым обеспечивают
длительное развитие ядерной энергетики. Поэтому перевод ядерной энергетики на
замкнутый топливный цикл неизбежен, и реакторы-размножители со временем должны
играть определяющую роль.
В настоящее время в России в
плановой эксплуатации находится АЭС с БН-600, в стадии строительства 4-й
энергоблок Белоярской АЭС с БН-800, в котором использованы основные решения,
оправдавшие себя в БН-600, и учтены новые требования безопасности и
экономической оптимизации. Это позволило заметно улучшить технико-экономические
показатели энергоблока, повысить электрическую мощность и уровень безопасности.
Большие возможности
технико-экономической оптимизации энергоблоков с реакторами-размножителями,
несомненно, имеются, и будут использоваться в перспективных проектах.
Одним из определяющих
показателей эффективности энергоблока АЭС является термодинамический к.п.д.
цикла преобразования тепловой энергии в электрическую. В энергоблоках с
быстрыми реакторами термодинамический к.п.д. равен 40–43 %, что значительно
выше к.п.д. энергоблоков с ВВЭР – 32–35 %. Дальнейшее повышение к.п.д. в
быстрых реакторах может улучшить эффективности энергоблока.
В случае отказа от высоких
значений КВ ликвидация боковой зоны воспроизводства также будет способствовать
снижению затрат и, повышению экономической эффективности быстрого реактора.
Существенное уменьшение
капитальных затрат может быть получено и за счёт снижения металлоёмкости.
Перспективным направлением
улучшения экономических показателей энергоблоков с быстрыми реакторами также
является оптимизация топливного цикла, уменьшение вклада топливной составляющей
в себестоимость производимой электроэнергии. Многолетний опыт эксплуатации
БН-600 и исследования свидетельствуют о наличии больших возможностей на этом
пути.
Указанные направления
совершенствования и технико-экономическая оптимизация энергоблоков далеко не
исчерпывают всех возможностей, но и перечисленные направления свидетельствуют, что
достижение конкурентоспособности с лучшими энергоблоками ВВЭР реально и при
системном подходе к разработке перспективных проектов, несомненно, будет
реализовано.
Таким образом, развитие и
совершенствование реакторов-размножителей является актуальной задачей,
поскольку крупномасштабная ядерная энергетика невозможна без их включения в её
структуру. Одной из приоритетных задач является повышение технико-экономических
характеристик установок с быстрыми реакторами, обеспечение
конкурентоспособности с реакторными установками ВВЭР. Проведённые к настоящему
времени разработки показывают реальные направления решения этой задачи.
Литература