Новый реактор на быстрых нейтронах (БН-800) выведен на строящемся энергоблоке № 4 Белоярской АЭС на минимальный контролируемый уровень мощности (0,1% от номинальной): это событие мирового масштаба состоялось 27 июня прошлого года. По завершении всех работ, вероятно, совсем уже скоро, произойдет энергетический пуск блока. Он имеет опытно-промышленный статус, его цель — наработать опыт и технические решения по реализации перспективной технологии замкнутого ядерно-топливного цикла.
Не прошло и тридцати лет
Первые колышки на строительстве БН-800 были забиты еще в 1984 году. С тех пор его сооружение неоднократно то замораживалось, то начиналось вновь, в зависимости от политических перипетий и поворотов государственной мысли в сфере развития атомной отрасли.
Последней активной фазой начала строительства четвертого энергоблока стал 2006 год. Еще в 2005 году его финансирование не было включено в федеральный бюджет, несмотря на активное лоббирование этого вопроса депутатами Госдумы и региональным отделением партии «Единая Россия». Росэнергоатом намеревался направить на строительство реактора на быстрых нейтронах свои 900 млн рублей. При этом в год требовалось осваивать по 2 млрд рублей, чтобы запланированный тогда на 2010 год пуск БН-800 состоялся. В концерне считали, что без целевого государственного финансирования не обойтись. И государство услышало атомщиков, поддержало проекты развития отрасли, среди них и четвертый блок на БАЭС.
БН-800 оценивался на тот момент в 1 млрд 180 млн долларов — это на 20 — 30% дороже стоимости традиционных блоков с водо-водяными реакторами, однако производство электроэнергии на четвертом энергоблоке БАЭС на 15 — 20% дешевле. Тогдашний генеральный директор концерна «Росэнергоатом» Олег Сараев (выходец с БАЭС) предупреждал, что стоимость энергоблока вырастет из-за усовершенствований проекта последних лет.
Монтаж корпуса реактора в шахту
Чем он лучше
Почему БН-800 имеет глобальное значение для региона, страны, мира? Чем интересно развитие реакторов на быстрых нейтронах?
— Попыткой решения фундаментальной проблемы ядерной энергетики — созданием реакторов-бридеров, способных работать в режиме дополнительной наработки ядерного топлива, — отвечает профессор Сергей Щеклеин, заведующий кафедрой атомной энергетики и возобновляемых источников энергии УралЭНИН и УрФУ. — В отличие от классических реакторов на тепловых нейтронах, быстрые натриевые могут вовлекать в топливную цепочку уран-238, а его запасы в мире более чем в сто раз превосходят запасы урана-235, на добычу и использование которого ориентирована традиционная атомная энергетика. Бридер будет из урана-238 нарабатывать новое топливо — плутоний, который можно использовать в этом же самом реакторе. БН-800 — это решение глобальной задачи обеспечения гражданской ядерной энергетики топливом на практически неограниченный срок.
Вторая мировая проблема — радиационная безопасность реакторов типа БН. Когда создавали этот совершенно новый тип реактора, опасались, что он будет уступать традиционным. 30 лет эксплуатации белоярского БН-600 показали — по радиационной чистоте он превосходит все традиционные типы реакторов. Эксплуатационные отходы ничтожно малы, пригодны для длительного хранения.
Установки этого типа обнаружили в ходе эксплуатации чрезвычайно важные качества, продолжает Сергей Щеклеин. В традиционный реактор загружают избыточное количество топлива для того, чтобы он мог работать в течение нескольких лет. И этот запас избыточной реактивности создает потенциальную опасность атомных станций. Реактору типа БН избыточный запас реактивности не нужен, он сам себя подпитывает: как только топливо выгорает, сразу нарабатывается новое. Этот опыт получен в России на установках типа БН и сомнениям не подвергается.
Третье глобальное значение — экономическое. От атомной энергетики в России требовали быть конкурентоспособной с тепловой: то есть ни в чем себе не отказывайте, делайте полностью безопасную атомную электростанцию, при этом электроэнергия должна быть не дороже, чем на угольной. В итоге реакторы на быстрых нейтронах будут иметь стоимость топлива, сравнимую с топливом традиционных реакторов. При расширенном воспроизводстве преимущества технологии резко возрастут. Экономика атомных станций, и сейчас положительная, еще улучшится.
Сравните: стоимость топлива у тепловых электростанций превышает 70% в стоимости киловатт/часа. К тому же для всех органических топлив она растет. А у бридеров стоимость собственного ядерного топлива повышаться не будет. Себестоимость киловатта надо рассматривать в масштабах системы: это один из 35 блоков Росатома. Самое главное, БН-800 в эксплуатации стоит дешевле, чем угольная тепловая станция, хотя строительство дороже.
Теперь о значении БН-800 для Свердловской области: она получает свой источник энергии, который нуждается в топливе в объеме один железнодорожный вагон на несколько лет. Это вопрос энергетической безопасности: как бы ни складывалась ситуация с углеводородами, с транспортными коммуникациями, мы будем иметь эту энергию по приемлемым ценам. Атомная энергетика государственная, производит энергию по той цене, по которой ей скажут. Это важный фактор обеспечения энергетической безопасности: независимый от конъюнктуры цен резервный гарантированный источник энергии. На сегодня область имеет собственных энергетических ресурсов 5%. Все остальное — дальнепривозное топливо, которое транспортируется к нам либо трубопроводами с Ямала, либо эшелонами из Казахстана.
Физический пуск реактора
Замкни цикл
Какие проблемы атомной отрасли снимает БН-800, поясняет Николай Ошканов, много лет занимавший руководящие посты на БАЭС, ныне руководитель проектного офиса БН-1200:
— У госкорпорации Росатом две заботы: хватит ли добываемого урана и что делать с отходами. У ОАО «Концерн Росэнергоатом» проблема одна — отработанное ядерное топливо (ОЯТ): атомные станции затовариваются, размеры хранилищ занимают гигантские площади. С моей точки зрения, необходимо как можно скорее начать переработку ОЯТ. Это позволит выделить из его состава наиболее опасную его составляющую часть — плутоний, который является прекрасным ядерным топливом. Иначе через определенное время необходимость хранения ОЯТ очень увеличит себестоимость ядерной энергетики и сделает ее непроходной.
Быстрый реактор решает обе проблемы Росатома: не надо добывать столько урана и отходы сокращаются. После загрузки его плутонием из ОЯТ ему далее не понадобится новое топливо: сколько топлива сжег — столько же сделал, может сам себя кормить, да еще и водо-водяные реакторы на ряде АЭС снабдит излишками. Это и называется замкнутый ядерный топливный цикл. Сегодня это остается убедительными, но теориями, поскольку их только предстоит реализовать. БН-800 ответит, возможен ли и экономичен ли замкнутый цикл на самом деле, получит промышленное доказательство.
Идея эта еще в Советском Союзе ходила: думали, БН-600 сделаем и на нем это посмотрим. Но это «посмотрим» дороговато выходило. Поэтому решили: сначала отработаем реактор, всю натриевую технологию. Потом построим БН-800. Ну вот почти построили.
Николай Ошканов полагает, что с помощью БН-800 прекратится накопление ОЯТ, топливо станет дешевле, раз оно у реактора свое. Надо будет по всей цепочке замкнутого ядерного цикла смотреть: мало ли какие еще масштабные нюансы могут возникнуть. Вдруг окажется, что это так дорого, что не будем заниматься. Или, наоборот, так дешево, что закроем все другие блоки, а это направление оставим, перестанем уран добывать. Николай Ошканов допускает, что решения по факту работы БН-800 могут быть совершенно другими, чем те, о которых мечтали. Если все удачно сложится — тогда вперед: строим другой блок, более мощный коммерческий БН-1200, за короткий период он все отходы «пережует».
По БН-1200 стадия НИОКР закончена в концептуальном плане в 2014 году, блок конкурентоспособен по затратам с другими типами блоков, оптимизирован по сравнению с предшественниками.
Со следующего года необходимо начать проектирование, что обеспечит сооружение пятого блока БАЭС с реактором БН-1200 в 2024 году, как это запланировано правительством страны.
Некоторые зарубежные специалисты говорят, что быстрые натриевые реакторы — тупиковое направление, что технология дорогая, к тому же натрий взаимодействует с водой, поэтому возможны аварии. У Японии, Франции, Америки много лет не получается: построенные реакторы преследуют неудачи, аварии, а у россиян — более чем тридцатилетний успешный опыт эксплуатации белоярского блока БН-600 показал, что технология превосходит все существующие традиционные. И с натрием все в порядке. Контроль качества велся крайне жесткий на всех этапах, за счет этого получился очень качественный продукт. Так случилось, что Россия по созданию быстрых реакторов опередила весь мир. Он теперь пытается нас догнать.