В этом году два блока с быстрыми реакторами Белоярской АЭС отмечают юбилеи. Блок № 3 с реактором БН-600 был подключен к электросети в 1980 году. Блок № 4 с реактором БН-800 — в 2015 году. Эти блоки не только успешно работают, но и способствуют созданию замкнутого ядерного топливного цикла и реализации концепции систем IV поколения, предусматривающей переработку облученных топливных сборок, изготовление из них новых партий топлива, максимальное использование энергетического потенциала добытого урана и минимизацию отходов.
БН-600 и БН-800 — крупнейшие в мире реакторы на быстрых нейтронах. В обоих блоках натриевый теплоноситель. По надежности и безопасности они входят в число лучших в мире.
Реактор БН-600 не только безопасно вырабатывает электроэнергию, в нем проходят испытания новые материалы и ядерное топливо для новых реакторов.
Так, к испытаниям готовится облучательная сборка ОС-4 с твэлами на базе смешанного нитридного уранплутониевого (СНУП) топлива. При облучении этой экспериментальной сборки планируется достичь повышенного уровня выгорания топлива.
Ждут испытаний и три экспериментальные сборки КЭТВС-МАК с тепловыделяющими элементами (твэлами) типоразмера БН-1200 на базе МОКС-топлива с аксиальной прослойкой. Особенность конструкции этих твэлов — введение в состав топливного столба фрагмента с так называемым воспроизводящим материалом. В совокупности фрагменты формируют в реакторе горизонтальную прослойку, разделяющую активную зону на две части. Такое решение существенно снизит радиационное повреждение оболочек твэлов при сохранении требуемой глубины выгорания топлива. Теоретически решение обосновано в нескольких странах, но впервые может быть применено на практике в российском БН-1200М. Это быстрый реактор мощностью 1200 МВт, который будет построен на Белоярской АЭС.
Сейчас на третьем блоке с БН-600 идет планово-предупредительный ремонт с модернизацией. «Мы выполним перегрузку 107 тепловыделяющих сборок в активную зону БН-600. Среди заменяемых сборок три со СНУП-топливом. Эти ТВС находились в работающем реакторе до года. Дальнейшие исследования помогут получить информацию о поведении и состоянии нового вида топлива в перспективных энергоблоках четвертого поколения — БН-1200М и БРЕСТ», — отмечает исполняющий обязанности главного инженера Белоярской АЭС Илья Филин.
Кроме перегрузки важной задачей станет замена восьми испарительных модулей парогенератора № 4. Это завершающий этап работ по продлению срока эксплуатации энергоблока № 3 до 2040 года в соответствии с требованием Ростехнадзора. Также на блоке выполнят капитальный ремонт главного циркуляционного насоса реактора и 24 устройств арматуры натриевого контура. Устройства релейной защиты и автоматики на схеме выдачи мощности турбогенератора № 5 на электромеханической базе заменят на подобные на микропроцессорах. Ремонт планируется завершить осенью 2025 года.
Блок № 4 имеет особое значение для развития не только российской, но и мировой атомной отрасли: сейчас его энергетический реактор на быстрых нейтронах единственный в мире полностью работает на смешанном уранплутониевом оксидном (МОКС) топливе. Блок сейчас, как и его «коллега» с БН-600, выведен в планово-предупредительный ремонт, во время которого работники станции выполнят перегрузку 181 сборки в активную зону реактора.
Кроме этого, на блоке установят дополнительные насосные агрегаты, трубопроводы и арматуру в системах охлаждения статора и ротора турбогенератора. После установки в каждой системе будет по два резервных насоса, что повысит безопасность работы энергоблока. Также сотрудники заменят промежуточный теплообменник, электродвигатель главного циркуляционного насоса, выполнят эксплуатационный контроль металла.
БН-800 тоже задействован в обосновании новых видов топлива. В июле прошлого года в него были загружены три тепловыделяющие сборки с добавлением минорных актинидов. Америций-241 и нептуний-237 — одни из наиболее долгоживущих и радиотоксичных изотопов, содержащихся в облученном ядерном топливе. Работа и состояние сборок в активной зоне БН-800 должны экспериментально подтвердить возможность ликвидации минорных актинидов в промышленных масштабах. «Это преимущество реакторов на быстрых нейтронах позволяет снизить объемы радиоактивных отходов», — отмечает директор Белоярской АЭС Иван Сидоров.
Следующий этап в жизни Белоярской АЭС — строительство нового, пятого энергоблока с реактором БН-1200М. Он станет первым серийным блоком — частью энергетической системы IV поколения. Для БН-1200М прорабатываются два варианта активной зоны с разными видами уранплутониевого ядерного топлива: оксидного, аналогичного тому, что используется на БН-800, и нитридного, который планируют загружать в реактор БРЕСТ-ОД-300. Он строится в Северске Томской области.
В июле этого года гендиректор «Росатома» Алексей Лихачев дал старт подготовке к строительству блока. «С запуском работ по энергоблоку № 5 Белоярская АЭС укрепляет статус лидера в развитии технологии быстрых реакторов. Это направление является неотъемлемой частью нашего передового проекта по созданию двухкомпонентной атомной энергетики.
Продвижение вперед в области быстрых реакторов позволит нам укрепить лидерство российских ядерных технологий в мире», — заявил тогда Алексей Лихачев. Первый бетон в фундамент главного корпуса энергоблока № 5 планируется залить в 2027 году.
Работа натриевых блоков пользуется большим интересом у атомщиков других стран. Свежий пример: в июле этого года на Белоярской АЭС побывала делегация из Китая. Гости побывали в реакторном отделении, машинном зале и на блочном пункте управления энергоблока № 4, в учебно-тренировочном центре, обсудили вопросы возможного сотрудничества.
Фото: Росэнергоатом, газета “Страна Росатом”, Белоярская АЭС
