Белоярская АЭС: интересные факты и общая информация (фото). Станции и проекты Электростанции на быстрых нейтронах реально действующие

Старейший американский журнал по энергетике «POWER» — одно из наиболее влиятельных и авторитетных международных профессиональных изданий в этой области, присудил свою премию «Power Awards» за 2016 год проекту 4-го энергоблока российской Белоярской АЭС (филиал Концерна «Росэнергоатом», г. Заречный Свердловской обл.) с уникальным реактором на быстрых нейтронах БН-800, на котором будет отрабатываться ряд технологий, необходимых для развития атомной энергетики. Об этом сообщает информационное агентство РИА Новости.

Напомним, что на днях на Белоярской АЭС произошло одно из самых важных событий года в атомной энергетике России — энергоблок № 4 (БН-800) был введен в промышленную эксплуатацию в установленные сроки. Приказ об этом подписал 31 октября 2016 г. генеральный директор Концерна «Росэнергоатом» Андрей Петров на основании полученного разрешения Госкорпорации «Росатом».

Как отмечается на сайте журнала, энергоблок с реактором БН-800 победил в номинации «Лучшие станции» (Top Plants). Она отличается от другой номинации премии «Станция года» (Plant of the year) тем, что последняя предполагает введение АЭС в коммерческую эксплуатацию в течение одного года — двух лет до награждения. В свою очередь, в номинации «Лучшие станции» определяются наиболее перспективные и инновационные проекты, которые указывают вектор развития всей отрасли.

При определении победителя учитывалась возможность с помощью атомного энергоблока решать комплекс задач, в частности, по производству энергии и утилизации радиоактивных отходов. Жюри также отметило особое значение реактора БН-800 в реализации российского подхода по замыканию ядерного топливного цикла.

Российские атомные проекты не в первый раз удостаиваются признания в США. Достроенный первый блок иранской АЭС «Бушер» и блок № 1 индийской АЭС «Куданкулам» ранее были названы проектами 2014 года по версии другого авторитетного американского журнала Power Engineering. На этих энергоблоках работают российские реакторы на тепловых нейтронах ВВЭР-1000.

Большое достижение России

«Реакторы на быстрых нейтронах имеют важнейшее значение для реализации амбициозных планов России в ядерной энергетике. Успешное строительство, включение в сеть и испытания первого в стране реактора БН-800 на Белоярской АЭС является крупным достижением в правильном направлении»,

— отмечает журнал.

Блок № 4 Белоярской АЭС с реактором на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем натрием БН-800 (от «быстрый натриевый») установленной электрической мощностью 880 МВт во вторник был сдан в промышленную эксплуатацию. Это самый мощный в мире действующий реактор на быстрых нейтронах.

Специалисты назвали это событие историческим не только для российской, но и мировой атомной энергетики. Эксперты подчеркивают, что опыт конструирования, строительства, пуска и эксплуатации энергетических реакторов на быстрых нейтронах, который российские атомщики получат на БН-800, будет необходим для развития этого направления атомной энергетики в России.

Признанное лидерство

Реакторы на быстрых нейтронах, как считается, имеют большие преимущества для развития атомной энергетики, обеспечивая замыкание ядерного топливного цикла (ЯТЦ). В замкнутом ЯТЦ за счет полного использования уранового сырья в реакторах-размножителях на быстрых нейтронах (бридерах) существенно увеличится топливная база атомной энергетики, а также появится возможность значительно уменьшить объемы радиоактивных отходов благодаря «выжиганию» опасных радионуклидов. Россия, как отмечают эксперты, занимает первое место в мире в технологиях строительства «быстрых» реакторов.

Советский Союз был лидером в области строительства и эксплуатации «быстрых» энергетических реакторов промышленного уровня мощности. Первый в мире такой блок с реактором БН-350 установленной электрической мощностью 350 мегаватт был запущен в 1973 году на восточном побережье Каспийского моря в городе Шевченко (ныне Актау, Казахстан). Часть тепловой мощности реактора использовалась для выработки электроэнергии, остальная шла на опреснение морской воды. Этот энергоблок проработал до 1998 года - на пять лет дольше проектного срока. Опыт создания и эксплуатации этой установки позволил понять и решить многие задачи в области реакторов типа БН.

На Белоярской АЭС с 1980 года работает третий энергоблок станции с реактором БН-600 установленной электрической мощностью 600 мегаватт. Этот блок не только вырабатывает электроэнергию, но и служит уникальной базой для испытаний новых конструкционных материалов и ядерного топлива.

История БН-800

В 1983 году было принято решение о строительстве в СССР сразу четырех атомных блоков с реактором БН-800 — один блок на Белоярской АЭС и три блока на новой Южно-Уральской АЭС. Но после Чернобыля началась стагнация советской атомной энергетики, прекратились стройки новых, в том числе «быстрых», реакторов. А после распада СССР ситуация ухудшилась в еще большей мере, появилась угроза потери отечественных технологий атомной энергетики, в том числе технологий реакторов БН.

Попытки возобновить строительство хотя бы одного блока БН-800 предпринимались неоднократно, но в середине «нулевых» годов стало ясно, что для этого возможностей только атомной отрасли может не хватить. И здесь решающую роль сыграла поддержка со стороны руководства страны, утвердившего новую программу развития атомной энергетики в России. В ней нашлось место и для БН-800 на четвертом блоке Белоярской АЭС.

Достроить блок было непросто. Для доработки проекта с учетом усовершенствований, целью которых было повысить его экономичность и безопасность, потребовалась настоящая мобилизация сил научных, конструкторских и проектных организаций атомной отрасли. Сложные задачи стояли и перед заводами-изготовителями оборудования, которые должны были не только восстановить технологии, по которым создавалось оборудование реактора БН-600, но и освоить новые технологии.

И все же энергоблок был построен. В феврале 2014 года началась загрузка ядерного топлива в реактор БН-800. В июне того же года реактор был запущен. Затем пришлось модернизировать конструкцию топливных сборок, и в конце июля 2015 года реактор БН-800 был вновь запущен, специалисты начали постепенно повышать его мощность до уровня, необходимого для начала выработки электроэнергии. Десятого декабря 2015 года блок был включен в сеть, и выдал свой первый ток в энергосистему России.

Блок БН-800 должен стать прототипом более мощных коммерческих энергоблоков БН-1200, решение о целесообразности строительства которых будет приниматься на основе опыта эксплуатации БН-800. Головной блок БН-1200 намечено построить также на Белоярской АЭС.

— одно из наиболее влиятельных и авторитетных международных профессиональных изданий в этой области — присудил свою премию Power Awards за 2016 год проекту четвертого энергоблока российской Белоярской АЭС с уникальным реактором на быстрых нейтронах БН-800, на котором будет отрабатываться ряд технологий, необходимых для развития атомной энергетики.

Российские атомные проекты не в первый раз удостаиваются признания в США. Достроенный первый блок иранской АЭС "Бушер" и первый блок индийской АЭС "Куданкулам" ранее были названы проектами 2014 года по версии другого авторитетного американского журнала Power Engineering. На этих энергоблоках работают российские реакторы на тепловых нейтронах ВВЭР-1000.

Большое достижение России

"Реакторы на быстрых нейтронах имеют важнейшее значение для реализации амбициозных планов России в ядерной энергетике. Успешное строительство, включение в сеть и испытания первого в стране реактора БН-800 на Белоярской АЭС является крупным достижением в правильном направлении", — отмечает журнал.

Блок №4 Белоярской АЭС с реактором на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем натрием БН-800 (от "быстрый натриевый") установленной электрической мощностью 880 МВт в понедельник был сдан в промышленную эксплуатацию. Это самый мощный в мире действующий реактор на быстрых нейтронах.

Признанное лидерство

Атомщики России встречают свой праздник новыми уникальными достижениями День работника атомной промышленности - это символ признания стратегического вклада отрасли в развитие страны, национальной экономики и научного потенциала, в укрепление обороноспособности России.

Реакторы на быстрых нейтронах, как считается, имеют большие преимущества для развития атомной энергетики, обеспечивая замыкание ядерного топливного цикла (ЯТЦ). В замкнутом ЯТЦ за счет полного использования уранового сырья в реакторах-размножителях на быстрых нейтронах (бридерах) существенно увеличится топливная база атомной энергетики, а также появится возможность значительно уменьшить объемы радиоактивных отходов благодаря выжиганию опасных радионуклидов. Россия, как отмечают эксперты, занимает первое место в мире в технологиях строительства "быстрых" реакторов.

Советский Союз был лидером в области строительства и эксплуатации "быстрых" энергетических реакторов промышленного уровня мощности. Первый в мире такой блок с реактором БН-350 установленной электрической мощностью 350 мегаватт был запущен в 1973 году на восточном побережье Каспийского моря в городе Шевченко (ныне Актау, Казахстан). Часть тепловой мощности реактора использовалась для выработки электроэнергии, остальная шла на опреснение морской воды. Этот энергоблок проработал до 1998 года — на пять лет дольше проектного срока. Опыт создания и эксплуатации этой установки позволил понять и решить многие задачи в области реакторов типа БН.

История БН-800

В 1983 году было принято решение о строительстве в СССР сразу четырех атомных блоков с реактором БН-800: один — на Белоярской АЭС и три — на новой Южно-Уральской АЭС. Но после Чернобыля началась стагнация советской атомной энергетики, прекратились стройки новых, в том числе "быстрых", реакторов. А после распада СССР ситуация ухудшилась еще больше, появилась угроза потери отечественных технологий атомной энергетики, в том числе технологий реакторов БН.

Попытки возобновить строительство хотя бы одного блока БН-800 предпринимались неоднократно, но в середине нулевых годов стало ясно, что для этого возможностей только атомной отрасли может не хватить. И здесь решающую роль сыграла поддержка со стороны руководства России, утвердившего новую программу развития атомной энергетики. В ней нашлось место и для БН-800 на четвертом блоке Белоярской АЭС.

И все же энергоблок был построен. В феврале 2014 года началась загрузка ядерного топлива в реактор БН-800. В июне того же года реактор был запущен. Затем пришлось модернизировать конструкцию топливных сборок, и в конце июля 2015 года реактор БН-800 был вновь запущен, специалисты начали постепенно повышать его мощность до уровня, необходимого для начала выработки электроэнергии. Десятого декабря 2015 года блок был включен в сеть и выдал свой первый ток в энергосистему России.

Новейший энергоблок №4 Белоярской АЭС с реактором на быстрых нейтронах БН-800 введен в промышленную эксплуатацию в установленные сроки.

Это одно из самых важных событий года в атомной энергетике России, сообщает пресс-служба Белоярской атомной станции.

Приказ об этом подписал 31 октября 2016 г. генеральный директор Концерна «Росэнергоатом» Андрей Петров на основании полученного разрешения Госкорпорации «Росатом». Перед этим регулирующий орган «Ростехнадзор» провёл все необходимые проверки, и выдал заключение о соответствии вводимого объекта проектной документации, техническим регламентам и нормативно-правовым актам, в том числе требованиям энергетической эффективности.

Энергоблок №4 Белоярской АЭС с реактором БН-800 был впервые включен в единую энергосистему страны и начал выработку электроэнергии 10 декабря 2015 года. В течение 2016 года шло постепенное освоение мощности на этапах энергопуска, а затем на этапах опытно-промышленной эксплуатации, проводились проверки и испытания оборудования и систем на различных уровнях мощности и в различных эксплуатационных режимах.

Испытания завершились в августе 2016 года 15-суточным комплексным опробованием на 100%-ном уровне мощности, в ходе которого энергоблок подтвердил, что способен стабильно нести нагрузку на номинальной мощности в соответствии с проектными параметрами, без отклонений.

К моменту ввода в промышленную эксплуатацию с момента включения в энергосистему четвертый энергоблок Белоярской атомной станции выработал более 2,8 млрд. кВтч.

Он должен стать прототипом более мощных коммерческих энергоблоков БН-1200, решение о целесообразности строительства которых примут на основе опыта эксплуатации БН-800. На нем также отработают ряд технологий замыкания ядерного топливного цикла, необходимых для развития атомной энергетики будущего.

Россия, как отмечают эксперты, занимает первое место в мире в технологиях строительства "быстрых" реакторов.

Таким образом, в России стало на один эксплуатируемый энергоблок АЭС больше. Теперь в общей сложности на 10-ти атомных станциях в эксплуатации находятся 35 энергоблоков (без учета энергоблока №6 НВАЭС, который находится на этапе опытно-промышленной эксплуатации), суммарной установленной мощностью всех энергоблоков 27,127 ГВт.

Белоярская АЭС (БАЭС) введена в работу в апреле 1964 года. Это первая АЭС в атомной энергетике страны, и единственная с реакторами разных типов на одной площадке. Первые энергоблоки Белоярской атомной станции с реакторами на тепловых нейтронах АМБ-100 и АМБ-200 остановлены в связи с выработкой ресурса. В эксплуатации находится единственный в мире энергоблок с реактором на быстрых нейтронах промышленного уровня мощности БН-600, а также БН-800, сданный в промышленную эксплуатацию в октябре 2016 г. Энергоблоки атомных станций на быстрых нейтронах призваны существенно расширить топливную базу атомной энергетики и минимизировать радиоактивные отходы за счёт организации замкнутого ядерно-топливного цикла.

Уникальный российский реактор на быстрых нейтронах, работающий на Белоярской АЭС, вывели на мощность 880 мегаватт — об этом сообщает пресс-служба Росатома.

Реактор работает на энергоблоке № 4 Белоярской АЭС и сейчас проходят плановые испытания генерирующего оборудования. В соответствии с программой испытаний энергоблок обеспечивает в течение 8 часов поддержание электрической мощности на уровне не ниже 880 мегаватт.

Мощность реактора поднимается поэтапно, для того что бы в итоге по результатам испытаний получить аттестацию на проектном уровне мощности в 885 мегаватт. На данный момент реактор аттестован на мощность 874 мегаватта.

Напомним, что на Белоярской АЭС работает два реактора на быстрых нейтронах. С 1980 года здесь работает реактор БН-600 — долгое время он был единственным в мире реактором этого типа. Но в 2015 году начался поэтапный запуск второго реактора БН-800.

Почему это так важно и считается историческим событием для мировой атомной отрасли?

Реакторы на быстрых нейтронах позволяют реализовать замкнутый топливный цикл (в БН-600 в настоящее время он не реализован). Поскольку «сжигается» только уран-238, после переработки (извлечения продуктов деления и добавления новых порций урана-238) топливо можно вновь загружать в реактор. А поскольку в уран-плутониевом цикле плутония образуется больше, чем распалось, излишек топлива можно использовать для новых реакторов.

Более того, этим способом можно перерабатывать излишки оружейного плутония, а также плутоний и младшие актиниды (нептуний, америций, кюрий), извлеченные из отработавшего топлива обычных тепловых реакторов (младшие актиниды в настоящее время представляют собой весьма опасную часть радиоактивных отходов). При этом количество радиоактивных отходов по сравнению с тепловыми реакторами уменьшается более чем в двадцать раз.

Почему же при всех своих достоинствах реакторы на быстрых нейтронах не получили широкого распространения? В первую очередь это связано с особенностями их конструкции. Как уже было сказано выше, воду нельзя использовать в качестве теплоносителя, поскольку она является замедлителем нейтронов. Поэтому в быстрых реакторах в основном используются металлы в жидком состоянии - от экзотических свинцово-висмутовых сплавов до жидкого натрия (самый распространенный вариант для АЭС).

«В реакторах на быстрых нейтронах термические и радиационные нагрузки гораздо выше, чем в тепловых реакторах, - объясняет «ПМ» главный инженер Белоярской АЭС Михаил Баканов. - Это приводит к необходимости использовать специальные конструкционные материалы для корпуса реактора и внутриреакторных систем. Корпуса ТВЭЛ и ТВС изготовлены не из циркониевых сплавов, как в тепловых реакторах, а из специальных легированных хромистых сталей, менее подверженных радиационному ‘распуханию’. С другой стороны, например, корпус реактора не подвержен нагрузкам, связанным с внутренним давлением, - оно лишь чуть выше атмосферного».

По словам Михаила Баканова, в первые годы эксплуатации основные трудности были связаны с радиационным распуханием и растрескиванием топлива. Эти проблемы, впрочем, вскоре были решены, были разработаны новые материалы - как для топлива, так и для корпусов ТВЭЛов. Но даже сейчас кампании ограничены не столько выгоранием топлива (которое на БН-600 достигает показателя 11%), сколько ресурсом материалов, из которых изготовлены топливо, ТВЭЛы и ТВСы. Дальнейшие проблемы эксплуатации были связаны в основном с протечками натрия второго контура, химически активного и пожароопасного металла, бурно реагирующего на соприкосновение с воздухом и водой: «Длительный опыт эксплуатации промышленных энергетических реакторов на быстрых нейтронах есть только у России и Франции. И мы, и французские специалисты с самого начала сталкивались с одними и теми же проблемами. Мы их успешно решили, с самого начала предусмотрев специальные средства контроля герметичности контуров, локализации и подавления протечек натрия. А французский проект оказался менее подготовлен к таким неприятностям, в результате в 2009 году реактор Phenix был окончательно остановлен».

«Проблемы действительно были одни и те же, - добавляет директор Белоярской АЭС Николай Ошканов, - но вот решали их у нас и во Франции различными способами. Например, когда на Phenix погнулась головная часть одной из сборок, чтобы захватить и выгрузить ее, французские специалисты разработали сложную и довольно дорогую систему ‘видения’ сквозь слой натрия. А когда такая же проблема возникла у нас, один из наших инженеров предложил использовать видеокамеру, помещенную в простейшую конструкцию типа водолазного колокола,- открытую снизу трубу с поддувом аргона сверху. Когда расплав натрия был вытеснен, операторы с помощью видеосвязи смогли навести захват механизма, и гнутая сборка была успешно извлечена».

Активная зона реактора на быстрых нейтронах устроена подобно луковице, слоями

370 топливных сборок образуют три зоны с различным обогащением по урану-235 - 17, 21 и 26% (изначально зон было только две, но, чтобы выровнять энерговыделение, сделали три). Они окружены боковыми экранами (бланкетами), или зонами воспроизводства, где расположены сборки, содержащие обедненный или природный уран, состоящий в основном из изотопа 238. В торцах ТВЭЛов выше и ниже активной зоны также расположены таблетки из обедненного урана, которые образуют торцевые экраны (зоны воспроизводства).

Тепловыделяющие сборки (ТВС) представляют собой собранный в одном корпусе набор тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов) - трубочек из специальной стали, наполненных таблетками из оксида урана с различным обогащением. Чтобы ТВЭЛы не соприкасались между собой, и между ними мог циркулировать теплоноситель, на трубочки навивают тонкую проволоку. Натрий поступает в ТВС через нижние дросселирующие отверстия и выходит через окна в верхней части.

В нижней части ТВС расположен хвостовик, вставляемый в гнездо коллектора, в верхней - головная часть, за которую сборку захватывают при перегрузке. Топливные сборки различного обогащения имеют различные посадочные места, поэтому установить сборку на неправильное место просто невозможно.

Для управления реактором используется 19 компенсирующих стержней, содержащих бор (поглотитель нейтронов) для компенсации выгорания топлива, 2 стержня автоматического регулирования (для поддержания заданной мощности), а также 6 стержней активной защиты. Поскольку собственный нейтронный фон у урана мал, для контролируемого запуска реактора (и управления на малых уровнях мощности) используется «подсветка» - фотонейтронный источник (гамма-излучатель плюс бериллий).

Энергоблоки с реакторами на быстрых нейтронах могут существенно расширить топливную базу атомной энергетики и минимизировать радиоактивные отходы за счет организации замкнутого ядерно-топливного цикла. Подобными технологиями обладают лишь некоторые страны, и РФ, по признанию экспертов, является мировым лидером в этой области.

Реактор БН-800 (от «быстрый натриевый», электрической мощностью 880 мегаватт) — опытно-промышленный реактор на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем, натрием. Он должен стать прототипом коммерческих, более мощных энергоблоков с реакторами БН-1200.

источники