Быстрые реакторы с натриевым теплоносителем

Работы АО "ОКБМ Африкантов" в области быстрых реакторов были начаты в 1960 г. с проектирования первого опытно-промышленного энергетического реактора БН-350 в г. Шевченко (ныне г. Актау, Республика Казахстан).

БН-350 – первый в мире опытно-промышленный энергетический реактор на быстрых нейтронах

Разработка реактора БН-350 велась на основе опыта создания и эксплуатации экспериментального реактора БР-5, сооружённого в 1959 г. на территории Физико-энергетического института (ФЭИ, г. Обнинск Калужской обл.), и опыта разработки исследовательского реактора БОР-60, введённого в строй в НИИАР d 1969 г. (г. Мелекесс, ныне г. Димитровград Ульяновской обл.). Разработки всех энергетических реакторов проводились под научным руководством ФЭИ.

Энергопуск реактора состоялся в 1973 г., завершение эксплуатации - 1999 г.

1973.pngЭксплуатация энергоблока БН-350 подтвердила надёжность и безопасность быстрых натриевых реакторов большой мощности. Длительная работа реактора позволила собрать обширную информацию по работоспособности активной зоны, оборудования и систем безопасности, что обеспечило надёжную базу для разработки последующих проектов быстрых натриевых реакторов.

БН-600 - успешно эксплуатируется более 35 лет

Ключевой установкой, демонстрирующей достигнутые результаты и возможности дальнейшего усовершенствования реакторов на быстрых нейтронах, является энергоблок с реактором БН-600 электрической мощностью 600 МВт (энергоблок № 3 Белоярской АЭС, г. Заречный Свердловской обл.).

1980.png

В этом проекте было принято принципиальное решение по переходу от петлевой компоновки   первого контура к интегральной, в которой всё оборудование первого контура размещается внутри корпуса реактора, что позволило повысить его безопасность и надёжность работы. Энергопуск энергоблока №3 состоялся в апреле 1980 г.

БН-600 - единственный в мире быстрый реактор промышленного уровня мощности, который уже около 40 лет успешно эксплуатируется в коммерческом режиме. В течение длительного периода эксплуатации коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) энергоблока поддерживается на стабильно высоком уровне — в диапазоне 75 — 80%. Внеплановые потери составляют менее 2,2%. Выход долгоживущих газоаэрозольных радионуклидов в окружающую среду отсутствует. Выход инертных радиоактивных газов в настоящее время пренебрежимо мал и составляет <1% от допустимого по санитарным нормам.

В процессе эксплуатации энергоблок № 3 демонстрирует высокие эксплуатационные показатели и тем самым успешно решает поставленную задачу — обоснование надежности и безопасности быстрых реакторов с натриевым теплоносителем на промышленном уровне. БН-600 трижды признавался лучшим среди энергоблоков страны по показателям надежности и безопасности.

В апреле 2010 г. реактор полностью отработал проектный срок службы 30 лет. Конструкция РУ сохранила достаточную работоспособность, что позволило получить лицензию на продление срока эксплуатации на 10 лет с перспективой дальнейшего увеличения.

АО «ОКБМ Африкантов», являясь главным конструктором реактора БН-600, сопровождает его эксплуатацию на Белоярской АЭС, решая совместно с БАЭС и другими организациями вопросы обеспечения его надежной и безопасной работы на протяжении всего жизненного цикла.

В 2018 году сотрудники АО «ОКБМ Африкантов» были удостоены премии Правительства РФ в области науки и техники за работу «Повышение эффективности эксплуатации и радиационной безопасности реакторной установки БН-600, использование полученного опыта для перспективных проектов реакторных установок на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем».

БН-800 – базовый проект для отработки технологий замыкания ядерного топливного цикла

В 1983 г. предприятием был разработан проект реактора БН-800 для энергоблока электрической мощностью 830 МВт. В 1984 г. были начаты работы по сооружению двух реакторов БН-800: на Белоярской и новой Южно-Уральской АЭС.

2015.png Последующая задержка сооружения этих реакторов была использована для доработки проекта с целью улучшения технико-экономических показателей и дальнейшего повышения уровня безопасности. Так, практически в тех же габаритах корпуса реактора БН-600, тепловая мощность увеличена на 42% и, соответственно, электрическая мощность доведена до 880 МВт. Работы по сооружению БН-800 были возобновлены в 2006 г., а в 2015 г. состоялся его  энергопуск на 4 блоке Белоярской АЭС.

Благодаря накопленному опыту и созданной производственной базе, АО «ОКБМ Африкантов» обеспечило организацию изготовления и поставки оборудования реакторной установки при сооружении энергоблока, выполняя функцию комплектного поставщика, при этом значительная часть оборудования была изготовлена на самом предприятии.

БН-800 призван обеспечить отработку элементов замкнутого ядерного-топливного цикла для перехода к новой технологической платформе. Переход на замкнутый ядерный топливный цикл позволит решить несколько важных задач:

  • вовлечь в топливный цикл плутоний, образующийся при облучении в ядерных реакторах уран-238 – основного изотопа природного урана, и тем самым многократно расширить реакторную базу атомной энергетики;
  • обеспечить переход к двухкомпонентной атомной энергетики, в которой будут эффективно использоваться как освоенные реакторы, так и вновь вводимые реакторы на быстрых нейтронах;
  • минимизировать радиоактивные отходы, обеспечив «дожигание» содержащихся в них долгоживущих изотопов.

В 2016 году энергоблок достиг проектной мощности и переведен на промышленную эксплуатацию. С этого момента БН-800 стал самым мощным в мире действующим энергетическим реактором на быстрых нейтронах.

БН-1200 - Перспектива развития направления реакторов на быстрых нейтронах

Разработка и реализация проектов БН-350, БН-600 и БН-800 позволили создать эффективную проектно-конструкторскую и производственную инфраструктуру, которая явилась базой для дальнейшего развития технологии БН при разработке коммерческого проекта БН-1200.

БН-1200 оптимально сочетает референтные и новые технические решения и обладает уровнем безопасности, соответствующим требованиям к установкам IV поколения, и более высокой экономической эффективностью по сравнению с реакторными установками БН предшествующих поколений.

АО «ОКБМ Африкантов» - главный конструктор реакторной установки БН-1200, обеспечивает координацию необходимых НИОКР и эффективную разработку оптимальных решений по реакторной установке и энергоблоку.

В 2016 году в рамках базового проекта БН-1200 завершены основные научно-исследовательские и конструкторские работы, разработка технического проекта реакторной установки.

Документация проекта БН-1200 прошла отраслевую экспертизу, результаты которой в целом подтвердили выводы разработчиков о том, что проект БН-1200 соответствует требованиям ТЗ, технико-экономические характеристики РУ БН-1200 сопоставимы с РУ ВВЭР.

В настоящее время продолжаются работы по БН-1200 с целью улучшения его конкурентоспособности по отношению к современным АЭС и традиционным и возобновляемым источникам электроэнергии. Рассматриваются новые конструктивные решения по оборудованию и системам компоновки в реакторном здании, позволяющие значительно улучшить технико-экономические характеристики. Для обоснования новых конструкторских решений проводится опытно-конструкторские работы.

Реализация комплекса работ, запланированных в рамках Программы НИОКР по проекту позволит создать серийный коммерческий энергоблок, удовлетворяющий требованиям конкурентоспособности по отношению к энергоисточникам различного типа для обеспечения реализации Стратегии развития ядерной энергетики России в части создания двухкомпонентной энергетической системы на базе технологий ВВЭР и БН.

История реакторов БН в России

Эволюция основных технических характеристик энергетических реакторов БН, по мере разработки их проектов и накопления опыта эксплуатации, представлена в нижеследующей таблице.

Реактор

БН-600

БН-800

БН-1200

Номинальная тепловая мощность, МВт

1470

2100

Не менее 2800

Электрическая мощность, брутто, МВт

600

880

Не менее 1220

Вид топлива

Двуокись урана (UO2)

Двуокись урана и плутония (UPuO2)

Двуокись урана и плутония/Нитрид урана и плутония (UPuO2/UPuN)

Коэффициент полезного действия, брутто / нетто, %

42,5 / 40

41,9 / 38,8

43,5 / 40,7

география ру бн.jpg

АО «ОКБМ Африкантов» активно участвует в международном сотрудничестве по быстрым реакторам. Предприятие разработало технический проект реакторной установки и было главным подрядчиком по разработке и изготовлению основного оборудования китайского экспериментального реактора на быстрых нейтронах CEFR.

В настоящее время АО «ОКБМ Африкантов» заключило ряд контрактов на работы в рамках проекта реактора на быстрых нейтронах CFR‑600 в КНР.

Рассматриваются варианты возможного взаимовыгодного сотрудничества по направлению БН с другими зарубежными партнерами, проявляющими серьезную заинтересованность в вопросах создания РУ БН большой мощности.

Технические решения, заложенные в проекты РУ БН, обеспечены правовой охраной, и на сегодняшний день АО «ОКБМ Африкантов» является правообладателем:

1. В проекте РУ БН-800

2 полезных моделей,

108 секретов производства (ноу-хау).

2. В проекте РУ БН-1200

5 полезных моделей,

14 программ для ЭВМ,

1 базы данных,

99 секретов производства (ноу-хау).

Возврат к списку




Важное