В этом году Белоярская АЭС отмечает 45 лет с момента энергопуска блока № 3 с быстрым натриевым реактором БН-600. Его значение для отрасли неоценимо: на нем обкатывались инженерные решения, благодаря которым Росатом сегодня лидирует в сегменте реакторов с жидкометаллическим теплоносителем. На БН-600 проводят испытания новейших видов топлива для инновационных реакторов. И он продолжает демонстрировать свою жизнеспособность: в конце марта российский регулятор, «Ростехнадзор», выдал лицензию, продлевающую эксплуатацию блока № 3 еще на 15 лет, до 2040 года.
БН-600 — не первый реактор с натриевым теплоносителем, который запустили российские атомщики. До этого были исследовательский БР-5 (мощностью 5 МВт), модернизированный до БР-10 (10 МВт), затем исследовательский БОР-60 (мощностью 60 МВт, действует до сих пор) и энергетический БН-350 (был впервые подключен к сети в ноябре 1972 года и заглушен в 1999 году). Зато БН-600 стал мостом между советскими разработками и новым этапом в развитии жидкометаллического направления и подтвердил жизнеспособность этого направления в коммерческой атомной энергетике.
Разработки для БН-600 начались после доклада одного из отцов-основателей российской атомной отрасли Александра Лейпунского на конференции в ноябре 1962 года. Тогда он предложил повысить температуру теплоносителя и тепловую мощность реактора в полтора раза, с 1 тыс. до 1,5 тыс. МВт, чтобы обеспечить электрическую мощность в 600 МВт. Идею одобрили и включили энергоблок с БН-600 в стратегию развития атомной энергетики СССР до 1980 года.
Разработчики применили интегральную баковую компоновку, разместив насосы и промежуточные теплообменники внутри корпуса реактора. Для парогенератора использовали новые стали. Корпус реактора высотой 12,5 м в страховочном кожухе установили в бетонной шахте диаметром 15 м.
Активная зона по периметру окружена боковой зоной воспроизводства из сборок с двуокисью обедненного урана. За ней — внутреннее хранилище кассет на 126 ячеек для извлеченных из активной зоны кассет. Там они охлаждаются перед выгрузкой из реактора.
Тепловая схема трехконтурная. В первом и втором контурах теплоноситель — натрий, в третьем — вода. Из-за натрия в конструкции использованы электромагнитные насосы, фильтр-ловушки очистки натрия, системы электрообогрева оборудования и трубопроводов, диагностики протечек воды в натрий, локализации продуктов взаимодействия натрия с водой при межконтурных неплотностях парогенератора, пожаротушения натрия, отмывки оборудования и ТВС от натрия и проч.
Строительство блока с БН-600 началось в 1968 году. В апреле 1980-го новый блок выдал первую электроэнергию в сеть. В декабре 1981 года после устранения «детских болезней» — недостатков, которыми сопровождаются сложные новые проекты АЭС (разгерметизация твэлов, протечки в местах сварки, проблемы с насосами и арматурой и проч.), — реактор был выведен на 100 % мощности.
За время работы оборудование блока и топливо для БН-600 несколько раз модернизировали. Так, во второй половине 1980-х активную зону стали компоновать из сборок не с двумя, как раньше, а с тремя вариантами обогащения. В 1991–1993 годах для сборок стали использовать более радиационно-стойкие конструкционные материалы. Эти меры позволили увеличить выгорание с 7 % до 11,3 % тяжелых атомов. Сейчас выгорание, благодаря в том числе и более поздним усовершенствованиям, составляет 11,8 %.
В БН-600 использовалось оксидное топливо. В реакторе также проходят испытания множество типов экспериментальных ТВС: прежде всего с МОКС-топливом (т. е. смешанном уранплутониевым) в виде таблеток и виброуплотненных стержней. Эти испытания способствовали выбору и обоснованию безопасности МОКС-топлива для БН-800 — единственного в мире быстрого реактора, полностью работающего на этом топливе. В БН-800 также испытывают сборки со СНУП-топливом, которое будет использоваться в реакторе БРЕСТ-ОД-300 со свинцовым теплоносителем в рамках проекта «Прорыв», цель которого — замыкание ядерного топливного цикла.
В апреле 2010 года закончился проектный срок эксплуатации блока № 3. Но, поскольку было принято решение продолжить эксплуатацию, загодя выполнили работы по продлению: заменили модули парогенераторов и пароводяной арматуры, отремонтировали один из циркуляционных насосов и паровую турбину, модернизировали некоторые технологические системы и проч. Регулятор выдал лицензию на продление срока службы блока на 10 лет, до 31 марта 2020 года. Затем 1 апреля 2020 года Белоярская АЭС получила лицензию, продлевающую эксплуатацию еще на 5 лет.
В год 80-летия атомной отрасли 31 марта БН-800 получил от «Ростехнадзора» лицензию еще на 15 лет эксплуатации. Надежность блока подтверждена комплексной проверкой регулятора.
«Энергоблок № 3 Белоярской АЭС — это ключевое звено для будущего атомной энергетики. Именно здесь проходили промышленные испытания первые сборки на основе отработанного ядерного топлива — МОКС-топлива, а сейчас в активной зоне находятся новые сборки для подтверждения высокого качества топлива и материалов будущих энергоблоков четвертого поколения БН-1200М и БРЕСТ. Еще важнее бесценные знания нашего персонала, полученные в результате надежной эксплуатации реакторов на быстрых нейтронах», — отметил директор Белоярской АЭС Иван Сидоров.
Фото: АО “Концерн Росэнергоатом”
