ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ БЫСТРЫХ РЕАКТОРОВ-РАЗМНОЖИТЕЛЕЙ

 

Золотарёва Н. А.

 

НГТИ, г Новоуральск

 

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

 

  1. Атомная энергия, июнь 2002