Создание новых агрегатов начинается с идей физиков-ядерщиков и конструкторов, но их практическое воплощение требует особых материалов и особого топлива.
- Сроки службы новых энергоблоков - не менее 60 лет, к тому же проектируемые установки рассчитаны на работу с повышенными параметрами температуры, давления и радиационной нагрузки. Без развития ускоренных методик испытаний, в том числе цифрового материаловедения, справиться с такими задачами будет довольно сложно, - говорит первый заместитель генерального директора "Росатом Наука" Алексей Дуб.
Он задал тон дискуссии на международной научно-технической конференции "Материалы атомной энергетики" в уральском городе Заречном. Представители более десяти профильных российских институтов, а также ученые из Узбекистана и Китая всесторонне обсудили особенности разработки и исследования материалов для атомной энергетики будущего. Речь, в частности, идет о таких перспективных проектах, как БРЕСТ (строящийся под Томском быстрый реактор со свинцовым теплоносителем), жидкосолевом и высокотемпературном газоохлаждаемом (ВТГР) реакторах и других.
Одно из важных направлений - новые стали, сплавы и виды топлива для быстрых натриевых (БН) реакторов, и в этой работе принимают самое активное участие уральские специалисты. Как известно, два энергоблока с такими агрегатами успешно работают на Белоярской АЭС в Свердловской области и считаются одними из самых безопасных в мире.
- В стратегии развития энергетики РФ особо выделены такие направления, как развитие быстрых реакторов и освоение технологий замкнутого ядерного топливного цикла. Хотя они в принципе неразделимы, поскольку многие аспекты ЗЯТЦ могут быть реализованы только с использованием быстрых реакторов, - говорит профессор кафедры "Атомные станции и возобновляемые источники энергии" УрФУ Олег Ташлыков.
Ученый поясняет: сегодня только БН способны использовать отработанное ядерное топливо (ОЯТ) и воспроизводить его для других типов реакторов, причем с коэффициентом выше единицы, то есть нарабатывать больше, чем "сжигают". Кроме того, на действующих быстрых энергоблоках уже несколько лет идет освоение новых видов топлива, в частности, активная зона БН-800 уже полностью переведена на МОКС-топливо, а недавно там успешно завершился эксперимент по выжиганию минорных актинидов - долгоживущих, а потому наиболее опасных элементов ОЯТ. Результаты этих исследований будут иметь огромный экологический и экономический эффект.
Отметим, до 2042 года в России планируется построить 38 новых энергоблоков, в том числе девять на быстрых нейтронах. На Урале предстоит возвести первый серийный энергоблок большой мощности БН-1200М на БАЭС (строительство стартует уже в 2027 году, ввод в эксплуатацию намечен на 2034-й), в перспективе в макрорегионе заработают также Рефтинская и Южно-Уральская АЭС с реакторами БН.
Еще одно важное направление, в котором активно участвуют уральские ученые, - ВТГР. Этой тематикой физики всего мира начали заниматься еще в середине прошлого века, проводились исследования и в СССР, но затем были заморожены. Сегодня работа возобновилась. В чем привлекательность этого проекта? КПД высокотемпературных газовых реакторов может достигать 50 процентов, тогда как водо-водяные (ВВЭР, наиболее распространенные сегодня) выдают не более 33.
- Кроме того, типовые установки заточены в первую очередь на генерацию электроэнергии, в то время как ВТГР универсальны - они также производят высокопотенциальное тепло, востребованное в различных энергоемких отраслях промышленности, например металлургии и химии. Их также можно использовать для производства водорода путем конверсии метана, что сегодня очень актуально. К тому же такие аппараты наиболее безопасны для персонала и окружающей среды, - рассказывает эксперт Института реакторных материалов Константин Кощеев.
Сейчас, по словам ученых, в этой теме впереди планеты всей Китай. Но и у нас есть шанс не отстать от конкурентов.
Сергей Цивилев, министр энергетики РФ:
- Сегодня атомная энергетика - это не просто один из видов генерации, а гарант энергетического суверенитета, основа экономической конкурентоспособности ключевых промышленных регионов и фундамент для нашего будущего технологического лидерства.