В России сооружается уникальный многоцелевой быстрый исследовательский реактор (МБИР). Его экспериментальные и технологические возможности позволят расширить исследования в области двухкомпонентной ядерной энергетики и замыкания топливного цикла, а также проводить материаловедческие и другие испытания. На базе МБИРа создается международный консорциум — его члены получат доступ к экспериментам на реакторе. Китай рассматривает возможность присоединиться к консорциуму.
МБИР — это крупнейший из сооружаемых на планете исследовательских реакторов. Он строится в Димитровграде на площадке Научно-исследовательского института атомных реакторов (АО «ГНЦ НИИАР», входит в научный дивизион «Росатома»). Тепловая мощность МБИР — 150 МВт, электрическая — 55 МВт. Для исследовательских реакторов это очень высокие показатели.
Помимо рекордной мощности, у МБИР и другие уникальные характеристики. Так, его максимальная плотность потока нейтронов — 5,3 × 1015 нейтронов / см–2 × с–1. Такой высокий показатель позволит изучить поведение материалов за сравнительно короткое время, тогда как в других ядерных установках на то, чтобы подвергнуть металлы эквивалентному радиационному излучению, уйдут десятки лет.
Еще одна уникальная особенность МБИР — возможность размещения нескольких независимых петлевых установок с разными видами теплоносителей (натрий, свинец, свинец-висмут, газ и другие). Благодаря этому можно будет одновременно моделировать режимы реакторов с разными теплоносителями, исследовать конструкционные и топливные материалы в обоснование реакторных концепций поколения IV.
В МБИР будет использована трехконтурная схема передачи тепла: теплоноситель первого и второго контуров — натрий, третьего — вода. Реактор оснастят паротурбинной установкой, транспортно-технологическими системами, петлевыми установками, вертикальными и горизонтальными экспериментальными каналами, комплексом исследовательских защитных камер и лабораторным комплексом.
Корпус у реактора МБИР особенный: его толщина — 25–50 мм, в 6–12 раз тоньше, чем у ВВЭР. Корпус — сложный механизм, в котором поворотные пробки с высокой точностью наводятся на координаты ячеек активной зоны.
В качестве топлива в МБИР будет использоваться МОКС (от англ. mixed-oxide fuel) — это смесь оксидов плутония, выделенного из отработавшего ядерного топлива, и оксидов обедненного урана, побочного продукта обогащения урана.
В августе прошлого года специалисты «Росатома» изготовили для МБИР твэлы с виброуплотненным уранплутониевым МОКС-топливом. Такая конструкция твэла обеспечивает высокую плотность нейтронного потока в активной зоне. Твэлы успешно прошли цикл испытаний на соответствие технологической и конструкторской документации.
В декабре прошлого года машиностроители «Росатома» отгрузили для МБИР промежуточные теплообменники, которые выполняют функцию вывода остаточного тепла от активной зоны реактора. Это уникальная несерийная сверхгабаритная продукция весом в 40 тонн, обточка деталей, сборка и сварка требовали ювелирной точности.
МБИР придет на смену БОР-60, быстрому реактору мощностью 60 МВт. На МБИР продолжатся реакторные и послереакторные материаловедческие исследования и отработка новых технологий производства радиоизотопов и модифицированных материалов. Но главное, на МБИР будет расширено изучение технологий двухкомпонентной ядерной энергетики и замыкания топливного цикла. Здесь же будут обосновывать создание безопасных ядерных энергетических установок четвертого поколения.
В 2021 году утверждена национальная программа перспективных экспериментальных исследований на МБИР в период 2028–2040 годов.
Помимо традиционных сфер применения, запланирована возможность неэнергетического использования МБИР, например для проведения медико-биологических исследований. На нем будет возможно проводить борнейтронозахватную терапию, то есть лечить ряд онкологических заболеваний, а также нейтронное легирование кремния с целью его дальнейшего применения в электронике.
Уникальные экспериментальные возможности МБИР вызывают активный интерес мирового научного сообщества. На базе реактора открыт Международный центр исследований (МЦИ). Он призван стать глобальной научной платформой для прикладных и фундаментальных исследований. В настоящее время в нем задействовано более 20 зарубежных стран и организаций. «Активно ведутся переговоры с Китаем, Узбекистаном и Беларусью. Ожидаем, что они присоединятся к консорциуму до конца этого года», — отметил в ходе Евразийского экономического форума — 2025 генеральный директор ООО «Лидер Консорциума «МЦИ МБИР» Василий Константинов.
Для обеспечения гарантированного доступа к реакторному ресурсу, учета интересов всех участников проекта и реализации научных программ МЦИ создан в форме договорного консорциума. Его главный научный орган — консультативный совет — объединил ученых со всего мира. Члены совета будут определять ключевые направления исследовательской программы, координировать ее и контролировать выполнение проектов. В совете несколько профильных комитетов по разным направлениям, таким как замыкание ядерного топливного цикла, исследование материалов и топлива, безопасность, валидация кодов, а также неэнергетические применения ядерных технологий (ядерная медицина, фундаментальные исследования, модификация материалов).
Присоединившись к консорциуму сегодня, партнеры получат доступ к исследовательской платформе и возможность активно участвовать в разработке программы экспериментов на МБИР. Сами программы, от тестирования передовых ядерных технологий четвертого поколения до разработки инновационных методов легирования кремния и производства ценных изотопов, стартуют в следующем десятилетии.
Фото: АО «ГНЦ НИИАР»
