Давыдов Ринат, г. Волгоград

Региональный творческий конкурс письменных работ для школьников на тему «Новые технологии и жизнь»

Давыдов Ринат
ученик 10 класса
МОУ СШ №95
г. Волгоград

Перспективы развития атомной энергетики на территории нашей страны:
новые ядерные реакторы.

В 21 веке человечество ищет пути добычи энергии без вреда для окружающей среды. Слишком много вредных веществ выбрасывается в атмосферу при работе теплоэлектростанций. Атомная энергетика – один из вариантов замены ТЭС, ГЭС и других типов электростанций. Сейчас на территории нашей страны работает 38 энергоблоков, суммарной мощностью 30,3 гигаватт[1]. Атомная энергетика – одна и самых дешёвых и экологичных. Один грамм урана может заменить 25 тонн угля. При работе атомной электростанции в воздух выбрасывается лишь нерадиоактивный пар. Перспективы применения энергии деления ядра урана огромны: начиная от дешёвой электроэнергии, заканчивая обогревом домов.
На данный момент основными типами реакторов нашей страны являются реакторы РБМК-1000, ВВЭР-440, ВВЭР-1000. Кроме того, функционирует ряд реакторов на быстрых нейтронах (БН-400, БН-800), которые имеют огромный потенциал в наше время. В период с 1970-х к рассмотрению предлагалось большое количество различных ядерных реакторов, однако большинство из них не имели сильных различий между собой, кроме того позже окажется, что они были опасны, их запуск мог привести к катастрофе.

Обстоятельства апреля 1986 года поставили точку в истории уран-графитовых ядерных реакторов. Авария на Чернобыльской АЭС вызвала шквал негатива в сторону атомной энергетики, люди начали бояться новых катастроф на других АЭС. Недоверие, страх и непонимание причин аварии привели к тому, что ряд строящихся станций просто законсервировали, а возможные проекты будущих уран-графитовых реакторов забраковали из-за несовершенства их конструкции. И это очень сильно отразилось на конструкции будущих проектов. После аварии обязательным для новых реакторов была многоступенчатая система защиты, которая не должна была привести к концевому эффекту при их срабатывании, кроме того новые реакторы ВВЭР строились так, чтобы даже при худшем раскладе, например, при расплавлении активной зоны, топливо-содержащие массы не покинули пределы «стакана» реактора[2]. Такие серьёзные изменения конструкции отразились и на процессе эксплуатации реакторов. Одним из главных преимуществ уран-графитовых реакторов была возможность перегрузки топливных сборок прямо во время работы. В новых же водо-водяных реакторах, таких как ВВЭР-1000, данная операция стала невозможной. К нововведениям так же добавилась трёхконтурная система охлаждения, не допускающая попадания радиоизотопов в пар или воду ни при каких обстоятельствах[3].

Из-за отказа от уран-графитовых реакторов, множество проектов, таких как РБМК-1500, РБМКП-2400 и РБМКП-4800 были отбракованы. РБМК-1500 в количестве двух штук были построены на территории Литвы в Игналине, но к сожалению, на своей максимальной мощности они никогда не работали в связи с ошибками в конструкции данного реактора. В период с 1989 по конец 1990-х годов рассматривался вариант уран-графитового реактора МКЭР, который я считаю удачным[4]. Опыт работы с реакторами РБМК показал, что на высоких мощностях они стабильны, а перегрузка топлива без остановки реактора это огромный плюс. Очень жаль, что данный проект не получил широкой огласки не был допущен к строительству. Причины, по которой данный проект не получил жизни давно понятны – сложности в дезактивации после окончания срока службы. Даже сейчас на остановленных уран-графитовых реакторах РБМК активная зона не пуста.

Это связанно с образованием радиоактивного углерода-14 в графите[5]. Блоки сильно радиоактивны, их дезактивация крайне сложна, а утилизация практически невозможна. В водо-водяных реакторах данная проблема отсутствует в связи с конструкцией. Образуются лишь жидкие радиоактивные отходы, которые подвергаются очистке и дезактивации[6]. В настоящее время новинками в сфере атомной энергетике являются ВВЭР-1200, ВВЭР-ТОИ, ВВЭР-1500 и БН-1200. Из всей общей массы водо-водяных реакторов я хочу выделить БН-1200[7]. Потенциал реакторов на быстрых нейтронах огромен. Данный тип установок позволяет использовать топливо, которое уже отработало в водо-водяных или уран-графитовых реакторах.

Реакторы БН – это реакторы «второго цикла». Повторное использование таких сборок позволяет создать практически замкнутый топливный цикл. Однако есть и свои минусы. При переработке ОЯТ возможно загрязнение окружающей среды радиоизотопами, и хоть это крайне маловероятно, шанс такого события есть. Так же «подводный камень» реактора находится и в системе охлаждения. Реакторы на быстрых нейтронах являются единственными установками, где охлаждение производится не водой, а жидким металлом (в БН это натрий)[8]. Это связано с тем, что жидкие металлы не замедляют нейтроны. Разгерметизация контура многократной принудительной циркуляции может привести к серьёзному пожару. Однако все эти минусы не помешали возвести эти установки, разрабатывать их дальше.

Говоря о реакторах на быстрых нейтронах нельзя не упомянуть такую новинку, как БРЕСТ-ОД-300, первый энергетический ядерный реактор со свинцом в роде теплоносителя. Опыт работы со свинцово-висмутовыми быстрыми реакторами на атомных подводных лодках позволил сконструировать уже и энергетический реактор тепловой мощностью в 700 МВт и электрической мощностью в 300 МВт. Конструкторы данной установки рассматривают данный реактор, как часть проекта по разработке реакторов на быстрых нейтронах «Прорыв»[9].

Вернёмся к реакторам на тепловых, медленный нейтронах. Как уже известно, взрыв на Чернобыльской АЭС произошёл из-за недоработки системы аварийной защиты. Реакторы РБМК-1000, которые работают на территории России, подверглись серьёзным изменениям, которые включили в себя полную модернизацию электрооборудования. Постепенно, РБМК-1000 вытесняются новыми реакторами. На промышленных площадках КуАЭС, ЛАЭС и САЭС уже ведётся строительство реакторов серии ВВЭР-ТОИ, которые заменят устаревшие уран-графитовые реакторы[10]. Модернизация оборудования идём полным ходом, совершенствуются системы защиты. Развитие атомной промышленности идёт в правильном направлении, благодаря высокому профессионализму инженеров, строителей и проектировщиков, возможность аварии практически полностью исключена. Кроме того, реакторы ВВЭР поставляются и в дружественные нам страны, например в Беларусь[11]. Этому способствует «мобильность» в строительстве. Меньшие габариты установки способствуют возможности транспортировки систем реактора на дальние расстояния. Реактор транспортируется уже полноценным модулем. Стоит вспомнить процесс строительства реакторов РБМК, а именно – процесс сборки активной зоны. Большое количество модулей отдельно доставляется, сборка такого реактора крайне сложна[12]. Здесь отлично виден прогресс, лёгкость в возведении реакторов ВВЭР делает их самыми доступными в наше время. Следует заметить, что никакие альтернативные источники энергии ни при каких обстоятельствах не смогут заменить энергию, получаемую на АЭС. Не смотря на горький опыт прошлых лет, атомная энергетика всё равно является одной из самой экологичных. Серьёзный контроль безопасности в этой сфере сводит возможность серьёзной аварии практически к нулю. Авария на Чернобыльской АЭС привела к усилению этого контроля, переработки реакторов и новому взгляду на сферу атомной энергетике. Совершенствуясь, реакторы достигли нового уровня. Стереотипы постепенно отходят в даль, страха перед этими гигантами уже нет. И постепенно, ТЭС будут заменяться АЭС, чему способствуют новые, безопасные и дешёвые реакторы.

___________________________________________

[1] https://ru.wikipedia.org/wiki/Атомная_энергетика_России

[2] http://smutc.ru/milit/vver.htm

[3] https://www.rosatom.ru/about-nuclear-industry/safety-russian-npp

[4] http://reactors.narod.ru/mker/mker.html

[5] https://www.lib.tpu.ru/fulltext/v/Bulletin_TPU/2007/v310/i2/21.pdf

[6] https://www.atomic-energy.ru/technology/40479

[7] https://ru.wikipedia.org/wiki/БН-1200

[8] https://www.atomic-energy.ru/technology/36000

[9] http://proryv2020.ru/

[10] https://www.atomic-energy.ru/uranium-graphite-reactors

[11] https://gosatomnadzor.mchs.gov.by/bezopasnost-belorusskoy-aes/obshchaya-informatsiya-o-stroitelstve-belorusskoy-aes/