В 2023 году Горно-химический комбинат (предприятие Госкорпорации "Росатом", дивизион "Экологические решения") в полном объеме выполнил НИОКР по проекту исследовательского жидкосолевого реактора (ИЖСР). Об этом рассказал генеральный директор предприятия Дмитрий Колупаев. В частности, была закончена одна из важнейших стадий: разработан эскизный проект, который описывает принципиальные решения, заложенные в основу этапа физического пуска ИЖСР, создаваемого в кооперации со многими организациями и предприятиями России. Работы выполняются в рамках федерального проекта по новым материалам и технологиям комплексной программы развития атомной науки и технологий (РТТН). Головной научной организацией определен Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт", головной проектной организацией - "Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники имени Доллежаля" (НИКИЭТ, Москва), научным руководителем в части топливных солей - "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени Бочвара" (ВНИИНМ, Москва), головной организацией по проведению реакторных испытаний - "Научно-исследовательский институт атомных реакторов" (НИИАР, Димитровград, Ульяновская область).
Переработка в промышленных масштабах отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) АЭС - одна из ключевых задач, которые решаются для развития глобальной атомной энергетики, учитывая возрастающие объемы ОЯТ в мире. Как подчеркивают эксперты, не решив эту проблему, атомная энергетика не сможет рассчитывать на свое масштабное развитие. Переработка ОЯТ - высокотехнологичный процесс, направленный на снижение радиационной опасности отработавшего ядерного топлива, выделение полезных веществ (прежде всего урана и плутония) и обеспечение их дальнейшего применения в атомной энергетике, а также безопасную утилизацию неиспользуемых компонентов ОЯТ, обладающих очень высокой радиоактивностью.
Вместе с тем для обеспечения экономической эффективности и повышения экологической безопасности системы обращения с отработавшим ядерным топливом предстоит решить проблему так называемых минорных актинидов - долгоживущих радиоактивных изотопов трансурановых химических элементов, которые вносят главный вклад в высокую радиоактивность отходов, остающихся после переработки ОЯТ. Эффективно утилизировать минорные актиниды можно с помощью так называемой трансмутации - их "пережигания" в мощных потоках нейтронов. Для этих целей предлагается использовать жидкосолевые ядерные реакторы, в которых в качестве теплоносителя и/или топлива применяются расплавы солей.
Как поясняют специалисты, такие установки будут обладать рядом преимуществ, в том числе повышенной безопасностью, поскольку на них в силу технологических особенностей не могут произойти тяжелые аварии. Кроме того, такие реакторы не нуждаются в изготовлении традиционных топливных элементов. В нынешнем проекте ИЖСР планируется применение фторидных солей, при этом топливные добавки в виде фторидов ядерных материалов растворяются в соли.
Создание эскизного проекта - очередной шаг на пути создания ИЖСР, который позволит отработать ключевые технологические решения трансмутации минорных актинидов (МА), освоить жидкосолевую технологию и в дальнейшем создать полномасштабный жидкосолевой реактор, который позволит утилизировать МА. МА являются наиболее опасным компонентом ядерных отходов от переработки ОЯТ, так как обладают высокой радиоактивностью и токсичностью, выделяют большое количество тепла и при этом имеют длительный период полураспада. Если научиться их пережигать, период опасности значительно сократится и обеспечит кратное сокращение отходов, подлежащих захоронению в глубоких геологических формациях, а в среднесрочной перспективе позволит реализовать вариант менее сложного приповерхностного захоронения отходов, уже не содержащих МА. Россия на деле стремится сделать атомную энергетику действительно безопасной не только для себя, но и для будущих поколений. В уникальный проект, которым плотно занимаются многие предприятия и организации Госкорпорации "Росатом", ГХК активно включился в 2020 году, когда появилось окончательное решение о площадке размещения будущего ИЖСР на месте бывшего машинного зала подземной АТЭЦ.
"С каждой решенной задачей растет наш уровень компетенций, - рассказывает главный специалист группы по управлению проектом разработки Евгений Власенко. - В обоснование всех решений, заложенных в эскизный проект, выполнен и продолжает выполняться большой объем научно-исследовательских работ. Многие из них ГХК выполняет своими силами. Международный центр инженерных компетенций ГХК отрабатывает технологии приготовления фторидных солей и топливных добавок, верифицирует и аттестует аналитические методики по контролю их качества, изучает физико-химические свойства солей. В управлении главного механика занимаются отработкой технологий сварки конструкционного материала - хромоникелевого сплава, который в России еще не использовали при изготовлении реакторов. Не менее важный участок - организация и сопровождение работ: формулирование технических требований для заключения госконтрактов и договоров целевого финансирования с головным заказчиком - Госкорпорацией "Росатом", а также распределение задач по подрядным организациям и подразделениям ГХК с курированием их выполнения, взаимодействие с научным руководителем федерального проекта, головной научной организацией, головной конструкторской организацией, другими участниками проекта".
Жидкосолевой реактор - реактор, в котором в качестве теплоносителя (и/или топлива) применяются расплавы солей. В проекте ИЖСР планируется применение фторидных солей, при этом топливные добавки в виде фторидов ядерных материалов растворяются в соли. В перспективе ЖСР рассматриваются как способ значительного сокращения периода хранения ВАО в замкнутом ядерном топливном цикле (ЯТЦ): за счет трансмутации минорных актинидов период потенциальной опасности может быть снижен с 10000 лет до 300. В замкнутом ЯТЦ топливо легководных реакторов (ВВЭР) перерабатывают, уран и плутоний возвращают потребителям, минорные актиниды дожигают, продукты деления размещают на временное хранение и потом на захоронение. В энергетике будущего основными поставщиками энергии станут ВВЭР и быстрые реакторы, при этом быстрые будут воспроизводить делящиеся материалы для себя и для ВВЭР, а ЖСР - дожигать минорные актиниды.
Технические возможности площадки ГХК предоставляют возможность разместить подобную пилотную экспериментальную реакторную установку, инфраструктурно связав ее с переработкой ОЯТ по новым, экологически безопасным технологиям, отрабатываемым сейчас на железногорском комбинате. Проект создания такого опытного реактора "Росатом" официально начал в мае 2020 года. Защита результатов 2023 года на заседании объединенного научно-технического совета Госкорпорации "Росатом" запланирована в I квартале наступившего года. В 2026-м ГХК предстоит получить лицензию на размещение ИЖСР, в 2027-м - лицензию на строительство. Пуск ИЖСР запланирован на 2031 год.
По материалам:
https://atommedia.online, https://atommedia.onlinehttps://1prime.ru