Исследовательские реакторы в мире

Исследовательские реакторы внесли значительный вклад в развитие ядерной науки и технологий за последние полстолетия.

На сегодняшний день мы подошли к моменту, когда большая часть исследований, осуществимых на уровне имеющихся исследовательских реакторов, уже выполнена. Инновации и новые исследования требуют новых инструментов и более мощных реакторных комплексов на базе высокопоточных реакторов с лабораториями для послереакторных исследований.

Но мировой парк исследовательских реакторов неизбежно стареет: многие приближаются к 50-летнему рубежу, означающему, что значительная часть эксплуатируемых установок в течение пары десятилетий будет остановлена. Возраст большинства европейских материаловедческих реакторов будет близок или превысит 60 лет к 2020 году.

Среди строящихся исследовательских комплексов преобладают реакторы средней и малой мощности и, соответственно, незначительного нейтронного потока. Лишь два сооружаемых реактора (JHR и МБИР) имеют заметно более высокий поток в т.ч. быстрых нейтронов.

Реакторы на быстрых нейтронах крайне малочисленны: на сегодня функционируют российский БОР-60 (60MВт), схожий по параметрам молодой китайский CEFR, а также индийский FBTR (40MВт).

Из новых проектов быстрыми реакторами являются строящийся МБИР и проект свинцово-висмутового реактора с акселератором MYRRA находящийся на этапе проектирования, которому в дальнейшем потребуются экспериментальные мощности для перехода к стадии строительства.

Для проведения исследований могут быть использованы демонстрационные реакторы серии БН, но будучи для них не адаптированными, необходимо “подстраивать” исследовательскую программу под план работы реактора. Альтернативной экспериментальной базой могут послужить и реакторы на тепловых нейтронах, но их возможности существенно ограничены.

Так, без обновления парка высокопоточных реакторов с достаточным потоком быстрых нейтронов в течение пары десятилетий ядерная наука может начать ощущать серьезную нехватку инструментария

Характеристики строящихся и проектируемых исследовательских реакторов

МБИР – уникальная многоцелевая исследовательская установка

content_3ru

  • Энергетическая мощность 50 МВт,
  • Тепловая 150 МВт
  • Топливо вибро МОКС,
  • Возможность модификации и оптимизации экспериментального оснащения
  • Энерговыделение на ед. длины ТВЭЛ – 500 Вт/см,
  • Максимальная температура оболочки – 700С
  • Ширина каналов – 6,92 см,
  • Высота активной зоны – 55 см.
  • Проектный срок функционирования 50 лет,
  • плановый энергопуск реактора в конце 2024 г.
  • Технологические решения референтны действующему БОР-60

Для выполнения исследований в реакторе МБИР предусмотрены следующие экспериментальные объёмы, размещаемые в корпусе реактора:

  • петлевые каналы для моделирования условий работы активных зон ядерных энергетических установок с различными теплоносителями;
  • установки типа «канал-петля» (или автономный канал) с различными видами теплоносителей
  • инструментованные материаловедческие сборки для испытания топливных, поглощающих и конструкционных материалов;
  • неинструментованные материаловедческие сборки;
  • неинструментованные сборки для наработки изотопов.
  • Установка «канал-петля» – автономный канал с обеспечением и поддержанием заданных термодинамических параметров теплоносителя и охлаждения твэлов за счёт естественной или принудительной циркуляции теплоносителя, организованной в пределах канала, с выводами измерительных кабелей и коммуникаций из реактора.

Ядерные энерготехнологии нового поколения

В 2010 году постановлением Правительства РФ № 50-п была утверждена Федеральная целевая программа «Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010–2015 годов и на перспективу до 2020 года».

Суть программы заключается в создании новой технологической платформы ядерной энергетики, основой которой является переход на замкнутый ядерный топливный цикл с реакторами, работающими на быстрых нейтронах. Главным инфраструктурным проектом программы является сооружение в АО «ГНЦ НИИАР» нового многоцелевого быстрого исследовательского реактора МБИР.

Целью сооружения МБИР является создание высокопоточного исследовательского реактора на быстрых нейтронах с уникальными потребительскими свойствами для реализации следующих задач: проведение реакторных и послереакторных исследований, производство электроэнергии и тепла, отработка новых технологий производства радиоизотопов и модифицированных материалов.

content_4ru

Международный Центр Исследований (МЦИ МБИР)

Госкорпорация «Росатом» призывает к созданию международного партнерства на базе нового реактора МБИР.

content_5ru

Веский аргумент – избыточность потенциала для одного пользователя, даже столь продвинутого в области новых технологий, как Россия, параллельно с капиталоемкостью и высокими операционными расходами, что не позволяет рассматривать вариант недозагрузки как приемлемую опцию.

Многофункциональный высокопоточный реакторный комплекс невозможно создать в малом масштабе или на модульной основе, поэтому высокая стоимость строительства неизбежна. Что возвращает к идее, уже давно продвигаемой МАГАТЭ, о формировании «центров компетенций», в которых один реактор используется в интересах группы пользователей.

Глобальным преимуществом консорциального подхода является снижение расходов, поскольку пользователь имеет возможность купить именно нужную часть ресурса и временно передавать ее другим пользователям, когда она не востребована, или приращивать при необходимости.

Структурная основа двухкомпонентная: реакторный комплекс, находящийся в собственности РФ и технически управляемый уполномоченной российской организацией ГНЦ НИИАР, и творческая исследовательская составляющая, передаваемая в отдельную структуру Международный Центр Исследований по долгосрочному соглашению.

НИИАР несет обязанности по техническому обеспечению работы реактора и по выполнению программ исследований. И предоставляет дополнительные услуги по лабораторным исследованиям.

МЦИ МБИР покрывает операционных расходы реактора и расходы по подготовке, проведению испытаний и послереакторным исследованиям.

Присоединение на этапе строительства обеспечивает приоритетную очередность и преференциальные цены по сравнению с контрактными ценами для партнеров, присоединяющихся на этапе эксплуатации.

Бизнес схема представляет собой последовательную ступенчатую комбинацию продаж нейтронного потока и обратной цепочки платежей.