Реактор БРЕСТ-ОД-300 – первый в своем роде быстрый реактор со свинцовым теплоносителем на нитридном топливе, воплощаемый не на бумаге, а “в железе”. Его ключевая задача – продемонстрировать реализуемость и успешность замыкания ядерного топливного цикла и новейших реакторных технологий.
Как устроен и работает реактор
БРЕСТ-ОД-300 расшифровывается как «быстрый реактор естественной безопасности, опытный демонстрационный, мощностью 300 МВт». Используемый теплоноситель – расплавленный свинец. Топливо – смешанное нитридное уран-плутониевое (СНУП). Первый бетон в фундамент реакторного здания залили в июне 2021 года.
Новый теплоноситель обуславливает необходимость использовать особую конструкцию. В БРЕСТ-ОД-300 активная зона расположена в центральной полости железобетонного бассейна, заполненного жидким свинцом. Парогенераторы и циркуляционные насосы – в периферийных полостях.
Температуры плавления и кипения, другие физические особенности теплоносителя, а также особенности реактора позволили отказаться от ловушки расплава, большого объема обеспечивающих систем, а также снизить класс безопасности внереакторного оборудования. Интегральная конструкция и физика реакторной установки исключают аварии, требующие эвакуации населения.
Реактор работает по двухконтурной схеме: ядерное топливо нагревает жидкий свинец первого контура, в парогенераторе он передает тепло воде второго контура, которая в виде пара вращает турбину, передающую энергию электрогенератору. Он, в свою очередь, производит электроэнергию.
БРЕСТ-ОД-300 – часть опытного демонстрационного энергетического комплекса (ОДЭК). В ОДЭК также входят модуль по производству уран-плутониевого топлива и модуль по переработке отработавшего топлива. Из энергетического плутония с добавлением обедненного урана по технологии карботермического синтеза будут производиться новые порции свежего топлива.
Три элемента ОДЭК должны продемонстрировать устойчивость цикличного производства топлива, его использования и переработки ОЯТ. Фактически, это замыкание ЯТЦ на площадке атомной станции.
Разные стороны развития
В конце апреля на Сибирском химическом комбинате (СХК, входит в ТВЭЛ), на площадке которого строится ОДЭК, начали собирать опытный образец насоса для перекачки расплавленного свинца. Для агрегата использовали высоколегированные стали и керамические материалы, он весит более 30 т. Доставили насос на площадку в конце марта 2023 года. После монтажа его испытают на специальном стенде в колонке с расплавленным свинцом. Насос для БРЕСТа за секунду способен прокачать 11 т расплавленного свинца через первый контур реактора, что сравнимо с объемом кузова грузовика средних размеров, нагруженного свинцом.
В течение этого года специалисты будут проверять напорно-расходные характеристики насоса. На базе полученных результатов с учетом возможных доработок будут изготовлены четыре серийных насосных агрегата.
Новосибирский завод химконцентратов (НЗХК, входит в Росатом) работает над созданием имитационной зоны – макетов топливных кассет. Предполагается, что в конце 2024 года она будет готова и ее отгрузят на ОДЭК.
До этого твэлы и ТВС для БРЕСТ-ОД-300 прошли множество исследований и испытаний. Недавний пример: в сентябре 2022 года были завершены испытания и послереакторные исследования макетов твэлов в импульсном реакторе ИГР (Казахстан). В результате было экспериментально подтверждено поведение твэлов при запроектных ситуациях, связанных с вводом положительной реактивности.
Параллельно ученые исследуют новые материалы, улучшающие характеристики топлива. Так, в феврале этого года специалисты АО “ВНИИНМ” (входит в Росатом) изготовили опытную партию биметаллических труб с защитным слоем из ферритной стали толщиной 0,3 мм. Такие трубы можно использовать как оболочки твэлов реактора со свинцовым теплоносителем. Они также могут стать основой ячеек дистанционирующей решетки в активной зоне. Новые конструкционные материалы в перспективе помогут повысить на 20-25% глубину выгорания СНУП-топлива в быстром реакторе со свинцовым теплоносителем и, как следствие, повысить экономическую эффективность его эксплуатации.
Также идет большая работа по подготовке специалистов. В марте более 30 сотрудников модуля фабрикации/рефабрикации ОДЭК прошли обучение на аналитическом тренажере. Специалисты отрабатывали навыки работы на технологической линии, технологические процессы, знакомились с порядком действий при нештатных ситуациях.
В этом году начнутся двухнедельные стажировки для специалистов СХК на Белоярской АЭС.
Работы по строительству реактора, монтажу и наладке оборудования и проектированию модуля переработки ОЯТ идут по графику. Полностью ОДЭК предполагается запустить в 2030 году.
