Ядерний реактор на швидких нейтронах

Файл:Швидкий реактор.jpg

Розріз корпусу швидкого реактора ядерної електростанції у місті Шевченко: 1 — активна зона; 2 — зона відтворення; 3 — корпус; 4 — центральна колона; 5 — розвантажувальний елеватор; 6 — розвантажувальний бокс.

Реактор на швидких нейтронах — ядерний реактор, в якому ланцюгова реакція поділу ядерного палива здійснюється на швидких нейтронах. Нейтрони високих енергій обумовлюють відносно високий вихід нейтронів поділу. Поглинання частини швидких нейтронів ізотопами, що не діляться, з подальшим перетворенням їх в ті, що діляться (наприклад, ²³⁸U в ²³⁹Pu) приводить до відтворення (утворення вторинного) ядерного пального (коефіцієнт відтворення може досягати 1,6). «Зона відтворення» оточує активну зону в корпусі реактора (мал.). У енергетичному швидкому реакторі теплоносій (головним чином рідкий натрій), нагріваючись в цих зонах, віддає тепло в теплообмінниках робочому пароводяному середовищу. У разі натрієвого теплоносія реакторний і парогенеруючий контури розділяються проміжним, також натрієвим, контуром в цілях запобігання попаданню радіоактивного натрію в контур турбіни. Застосовуються і інші варіанти відведення тепла. Розширене відтворення ядерного пального в швидкому реакторі принципово дозволяє використовувати всі наявні уранові ресурси, зокрема ²³⁸U, що залишається в значних кількостях невикористаним в реакторах, які працюють на теплових нейтронах.

У колишньому СРСР була побудована серія експериментальних швидких реакторів, вони проектувалися також для електростанцій (Шевченко, Казахстан).

Найпотужніша у світі реакторна установка БН-600 працює з 1980 р. у складі 3-го блоку Бєлоярської АЕС (Російська Федерація).

Перший промисловий реактор на швидких нейтронах БН-800 був запущений в грудні 2016. У Росії, в 70 км від Єкатеринбурга на Білоярській АЕС. 

БН-800 є єдиним працюючим реактором на швидких нейтронах, що видає електроенергію в мережу.

Реактори на швидких нейтронах називають ключовою технологією, яка допоможе замкнути ядерний цикл.

У 2017 році відбулася Третя Міжнародна конференція зі швидких реакторів, яка пройшла в Єкатеринбурзі (до цього конференції проводилися в Парижі в 2013 і Кіото в 2009 році).

Також в Росії є плани побудувати швидкий реактор більшої потужності БН-1200: у "Росатомі" озвучили наміри до 2020 року побудувати та ввести до енергетичної системи країни реактор на швидких нейтронах потужністю 1200 мегаватт.

У Франції є проект реактора на швидких нейтронах ASTRID, який планують запустити в 2019 році. У Китаї є проект по замкнутому ядерному циклу, який повинні запустити до 2023 року, також розробки в сфері швидких реакторів активно ведуться в Індії.

У ході форуму "Атомекспо-2017" було відмічено, що в найближчому майбутньому найбільш перспективним буде використання енергоблоків нового покоління з реакторами на швидких нейтронах. Перший заступник генерального директора АТ «Концерн Росенергоатом» Олександр Шутіков, назвав цю модель двухкомпонентною енергосистемою, яка дозволяє використовувати всі переваги замкнутого ядерного паливного циклу. Він підкреслив, що у них є всі необхідні технології і достатній досвід експлуатації таких реакторів для початку будівництва двухкомпонентної ядерної енергетичної системи.

Компанія «АЕМ-технології» (входить до машинобудівного дивізіону Росатома - Атоменергомаш) завершила штампування днищ корпусу і захисного кожуха багатоцільового дослідницького реактора на швидких нейтронах (МБІР). Операції пройшли в термопрессовій ділянці Волгодонскої філії «Атоммаш» на спеціальних пресах з максимальною потужністю до 15000 тонно-сил. Діаметр днища корпусу реактора становить 2,2 метра, захисного кожуха - 2,4 метра, товщина деталей 2,5 сантиметра.

Література

• Ядерний реактор на швидких нейтронах у Великій радянській енциклопедії (рос.)
• Про реактор в Журналі «Наука и Жизнь»