Быстрые нейтроны на земле, под водой и в реакторах Поднебесной: кто этому прокладывал дорогу?

Город Заречный в Свердловской области, где работают два известных всему миру энергетических реактора на быстрых нейтронах - БН-600 и БН-800, и площадка АЭС "Сяпу" в китайской провинции Фуцзянь, где реактор такого же рода CFR-600 готовят к энергетическому пуску, не имеют авиа- или прямого железнодорожного сообщения с городом Обнинск в Калужской области. Но связи научные и технологические между ними существуют уже много лет. А все потому, что именно в этом наукограде, в Физико-энергетическом институте (ныне - ГНЦ ФЭИ, а до 1960 года - Лаборатория "В"), еще во времена СССР были заложены основы, отрабатывались технологии и сама конструкция ядерных энергетических реакторов на быстрых нейтронах с жидким металлом в качестве теплоносителя.

Как мы уже рассказывали, самый первый экспериментальный реактор на быстрых нейтронах "Клементина" был построен в США в 1946 году. Первый в СССР реактор-стенд нулевой мощности БР-1 заработал в Обнинске в 1955 году. В 1959-м здесь же ввели исследовательский реактор БР-5, а спустя время после реконструкции он получил название БР-10.

Одновременно с этим и после реакторы на быстрых нейтронах разного назначения (исследовательские, демонстрационные, реакторы-размножители, реакторы для подводных лодок и мощные энергетические аппараты) с разным типом теплоносителя (ртуть, натрий-калий, натрий, свинец-висмут) были созданы и работали (с разной продолжительностью) в восьми странах, включая Советский Союз.

Но почему США, Великобритания, Франция, чуть раньше Германия свернули, притормозили или, как сейчас Япония, заморозили у себя подобные программы, а Россия, Индия и вслед за нами Китай пошли дальше?

Ответ на этот и смежные вопросы ученые и профессионалы из России, Беларуси, Казахстана и Китая обсуждали на недавней конференции "Инновационные проекты и технологии ядерной энергетики", которая под эгидой "Росатома" была проведена в Москве. Ей предшествовала важная новость с площадки Белоярской АЭС: 17 ноября там вывели на полную мощность энергоблок БН-800 с активной зоной из МОКС-топлива.

К этому моменту шли поэтапно, постепенно увеличивая в загрузке реактора долю смешанного уран-плутониевого топлива. И полный перевод БН-800 на промышленное МОКС-топливо - важный шаг к созданию в России двухкомпонентной атомной энергетики с замкнутым топливным циклом. Следующим шагом должно стать строительство быстрых реакторов БН-1200М и БР-1200 уже коммерческого назначения. То есть более мощных и более эффективных, конкурентоспособных в экономическом отношении.

Суть двухкомпонентной атомной энергетики в том, чтобы увязать в одну технологическую и производственную цепочку реакторы на быстрых нейтронах с энергетическими реакторами типа ВВЭР на тепловых нейтронах. Так, чтобы плутоний, который накапливается в ядерном топливе легководных ВВЭР, можно было использовать при изготовлении "горючего" для коммерческих реакторов на быстрых нейтронах, да еще сокращать объемы высокоактивных отходов.

И буквально сегодня, 6 декабря, с Горно-химического комбината в городе Железногорск Красноярского края, где уже промышленным способом производят российское МОКС, пришло сообщение о выпуске первой партии такого топлива с включением в него так называемых "минорных актинидов" - трансурановых элементов америций-241 и нептуний-237. Уже весной 2024 года эту партию планируют загрузить в реактор БН-800, где она пройдет опытно-промышленную эксплуатацию.

Коллеги в Китае внимательно следят за этими процессами в России и умело перенимают опыт. Заметим, что и быстрые нейтроны появились в Поднебесной не без участия России. Первый в КНР экспериментальный быстрый реактор SEFR был построен на окраине Пекина по российскому проекту. И при нашем техническом содействии выведен на рабочий режим в 2010 году. А российская компания "ТВЭЛ" (находится в контуре управления ГК "Росатом") перед этим поставила топливо для первой загрузки.

Тот же "ТВЭЛ" в декабре прошлого года исполнил обязательства российской стороны и в отношении CFR-600 - энергетического реактора на быстрых нейтронах большой мощности, который Китай строит уже по собственному проекту как первый энергоблок АЭС "Сяпу". Тогда с Машиностроительного завода в подмосковной Электростали (предприятие "Росатома") были отгружены три партии ядерного топлива, включая все тепловыделяющие сборки для начальной загрузки активной зоны, а также топливо для первой перегрузки. Эта поставка шла в Поднебесную по железной дороге, а самолетом отправили комплект сборок управления и защиты реактора.

Наши соседи не скрывают: CFR-600 - флагманский проект КНР в области "быстрой" атомной энергетики. А мы вслед за ними констатируем: с пуском первого энергоблока АЭС "Сяпу" станет единственной за пределами России атомной электростанцией с быстрым реактором большой мощности…

Но город Обнинск в ста километрах от Москвы был и навсегда останется родиной, отправной точкой всему, что связано с развитием этого направления атомной энергетики в СССР и России. И живым памятником выдающемуся ученому-физику, организатору и вдохновителю многих перспективных проектов Александру Ильичу Лейпунскому. 7 декабря 2023 года - 120 лет со дня его рождения.

Об этом и многом другом - в специальном проекте RG.RU "Александр Лейпунский и быстрые нейтроны атомном проекте СССР" по этой ссылке.