«Прорыв» в будущее
В год 80-летия отечественной ядерной промышленности будущее мирного атома вырисовывается ясно: оно двухкомпонентное. Связка реакторов двух типов — привычных тепловых и перспективных быстрых — позволит замкнуть топливный ядерный цикл. В рамках такой модели мирный атом становится возобновляемым, горизонт энергетической обеспеченности расширяется на тысячи лет, решается проблема радиоактивных отходов. Технологии, которые это обеспечат, «Росатом» стремительно воплощает в рамках проекта «Прорыв». Как они устроены и на каком этапе находится эта работа — в материале «Ъ-Науки».
Два компонента атомной энергетики будущего
80% существующей промышленной атомной генерации обеспечивают так называемые водно-водяные энергетические реакторы (PWR (ВВЭР), BWR). Они относятся к тепловым: цепную реакцию деления урана в их активной зоне поддерживают нейтроны с энергией, как при тепловом движении обычных атомов окружающей среды. То есть это нейтроны, которые растеряли кинетическую энергию после столкновения с ядрами атомов специального вещества-замедлителя. В ВВЭР в качестве такого замедлителя применяют воду, она же выступает теплоносителем и рабочим телом для генерации пара, на котором с использованием преобразования энергии в паротурбинном цикле вырабатывают электрический ток.
Быстрый реактор устроен иначе: в нем не используются замедлители нейтронов, деление ядер в его активной зоне обеспечивают так называемые быстрые нейтроны. Их энергия превышает 100 тыс. электронвольт, что в миллионы раз больше, чем у тепловых нейтронов, чья энергия составляет лишь порядка 0,025 электронвольт. Поскольку теплоноситель быстрого реактора не должен замедлять нейтроны, вместо воды применяют легкоплавкие металлы или газы.