Бридеры? Нет, не слышал!

Примечание alexsword: Убежденности в верности выводов автора у меня нет, в тему погружен недостаточно глубоко.  Но вопрос непраздный и, как минимум, достоин обсуждения. Приветствуются комментарии людей, кто реально в теме.

В апреле 2015 года в СМИ появилось сообщение:

«Строительство реактора на быстрых нейтронах БН-1200 на Белоярской атомной станции (Свердловская область) отложено на неопределённый срок.»

Новость осталась незамеченной, даже на специализированных «атомных» сайтах она комментировалась довольно вяло. А между тем, речь идёт о важнейшей, можно сказать, о стратегической информации.

Поскольку тема эта непростая, начать разговор придётся издалека, с истории вопроса.  Об энергетических проблемах читателям Афтершока рассказывать не нужно, наслышаны, скажу только, что дальше речь пойдёт о поиске новых источников энергии.

Известно, что в урановой руде содержится всего 0,71% урана-235. Именно он и идёт в реакторы в качестве топлива. Остальное – «отвальный» уран-238. В незначительных количествах используется в МОКС-топливе, в качестве сердечников для бронебойных снарядов, в броне «Абрамсов» и других мелочах. Однако, по энергетическим запасам он в разы превосходит ВСЕ (!!!) известные источники энергии, включая альтернативные. Если научиться его сжигать, то можно обеспечить весь мир электроэнергией по стандартам «золотого миллиарда», как минимум, на многие десятилетия. Проблема в том, что он делится только высокоэнергетическими нейтронами. Отсюда выбор – ЯРТ Острецова-Богомолова, или бридеры. С бридеров предлагаю и начать.

Итак,

(бридерный реактор) (англ. breeder, от breed — размножать), то же, что реактор-размножитель.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.

Короче – кладём в реактор 1 кг топлива (плутоний и отвальный уран), реактор работает, выдаёт энергию, а после окончания топливной сессии вынимаем 1,5 кг топлива. Дальше по кругу… Красота! А как с практической реализацией?

Слово И.Н.Острецову:

«Физический пуск первого реактора на быстрых нейтронах под названием «Климентина» (металлический плутоний, объем активной зоны 1,7 л) был осуществлен в США в 1946 г…

Хотя идея бридеров (реактор-размножитель делящихся изотопов) была предложена Лео Сцилардом в 1943 году, первый экспериментальный бридер, тепловой мощностью 0,2 МВт был введен в действие 20 декабря 1951 года в Айдахо, США, т.е пятью годами позже реактора на быстрых нейтронах. В СССР похожий реактор – четырьмя годами позже - в г. Обнинске. Сегодня идея реакторов на быстрых нейтронах однозначно связывается только с расширенным воспроизводством ядерного топлива.

В 1956 г. консорциум компаний США начал сооружение 65 МВт бридера "Ферми-1". После его пуска в 1966 г. из-за блокады в натриевом контуре произошло расплавление активной зоны. Реактор демонтирован. Больше США к идее бридеров не возвращались.

Германия построила бридер в 1974 г. и закрыла в 1994 г. Промышленный бридер, SNR-2, сооружение которого началось еще в начале 70-х годов, а завершилось в конце 90-х годов в эксплуатацию так и не был введен из-за неконкурентоспособности и нерешенности проблемы РАО.

Франция в 1973 г. ввела в эксплуатацию "PHENIX", а в 1985 г. промышленный "SUPERPHENIX", стоимостью 5 млрд. USD. В настоящее время их работа прекращена.
Япония в 1977 г. построила опытный бридер "Дзее", на работу которого до сих пор не получена лицензия. Большой промышленный бридер "Мондзю", введенный в эксплуатацию в 1994 году, в декабре 1995 г. закрыт после пожара из-за утечки теплоносителя (натрия).»

Об основных причинах такого положения дел здесь -http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=2020

Обратили внимание на это предложение: «Сегодня идея реакторов на быстрых нейтронах однозначно связывается только с расширенным воспроизводством ядерного топлива.»?  Это и есть главное в бридерах, поскольку, если нет расширенного воспроизводства топлива, то запасов источника быстрых нейтронов (плутония) надолго не хватит.

В ноябре 2009г. Международная организация по атомной энергии (IAEA) и Всемирная ядерная ассоциация (WNA) опубликовали статью, в которой подводится итог всех бридерных программ. Статья почему-то осталась незамеченной на специализированных форумах и до сих пор не переведена на русский. Основной вывод: «Ни прошлые, ни ныне действующие быстрые реакторы не могут достичь расширенного коэффициента воспроизводства.» http://arxiv.org/pdf/0911.2628.pdf (Осторожно – PDF!). Для специалистов – речь идёт о реакторах на оксидном топливе.

Сюда же можно добавить статью Микаэля Диттмара по материалам WNA и МАГАТЭ - http://arxiv.org/abs/0911.2628 (Осторожно – PDF!) с теми же выводами. 

Собственно, на этом разговор о перспективах бридеров можно было бы закончить, если бы не наша, российская бридерная программа.

Случилось так, что мы дольше всех задержались в этом тупике, потратив при этом огромные деньги, которые могли бы пойти на другие, действительно перспективные проекты.

Нашей бридерной программой предусматривалось строительство двадцати серийных реакторов БН-1200 и более мощных (БН-1600, 1800). Идея понятна – не получается с одним реактором – строим более мощный. Опять не получилось – нужно строить  ещё мощнее. А время идёт, деньги текут. Сейчас эту тактику используют сторонники ИТЭРы, ещё одного тупикового направления.

Действующий на Белоярской АЭС БН-600 и построенный там же БН-800 по этой схеме являются прототипами, предназначенными для отработки технологий «коммерческого» БН-1200. По словам разработчика (ОКБ «Африкантов»), именно с БН-1200 начинается рентабельность быстрых реакторов. Оставим пока это заявление на совести разработчика. Важнее всего здесь то, что «Строительство реактора на быстрых нейтронах БН-1200 на Белоярской атомной станции (Свердловская область) отложено на неопределенный срок…», что автоматически означает прекращение финансирования этого проекта, а значит – и отказ от нашей бридерной программы.

За этим следует вопрос о целесообразности запуска БН-800 (Зачем? Если он нерентабелен? А отрабатывать технологии для БН-1200 уже не нужно), а также вопрос о продолжении эксплуатации ещё более нерентабельного БН-600. Тут же возникают вопросы об ответственности должностных лиц, деятельность которых привела к такому положению. Возникают вопросы и к руководству Росатома и РАН, принимавшему решения и выдававшему экспертные заключения по бридерной программе.  Ну а нам остаётся только следить за новостями.

Отдельная тема – ЯРТ-знергетика Острецова-Богомолова. Это – всё то же сжигание отвального урана-238, тория и даже ОЯТ, только в качестве источника нейтронов здесь используется не плутоний, а компактный ускоритель. Но об этом как-нибудь в другой раз.