На площадке НИИАР возводится исследовательский реактор будущего
Мы уже рассказывали о действующих исследовательских реакторах – тех установках, на которых сегодня держится атомная наука и технологии. Но у этой истории есть продолжение. Уже сейчас создаётся реактор, который должен не просто заменить существующие установки, а вывести исследования на принципиально новый уровень. МБИР – это не модернизация, а шаг вперёд: реактор будущего, вокруг которого будет строиться следующая эпоха ядерной энергетики.
Наследник эпохи
Первый быстрый исследовательский реактор БР-1 был пущен в начале 1955 года в Лаборатории «Б». Для его работы было необходимо выделить 12 кг металлического плутония. Практически весь этот материал в то время уходил на создание атомных бомб, но всё же для учёных выделили необходимое количество дефицитного вещества, потому что к этому моменту стало понятно: без развития науки развития промышленности невозможно. Подход себя оправдал: именно на БР-1 впервые в мире экспериментально доказали возможность расширенного воспроизводства ядерного горючего – возможность замыкания ядерного топливного цикла.
В следующие два года были запущены быстрые исследовательские реакторы БР-2, БР-5 (после реконструкции – БР-10), а в 1960 году началась разработка принципиально нового «быстрого опытного реактора» - БОР-60. Он был введён в эксплуатацию 28 декабря 1970 года. Мы уже подробно рассказывали о том, как строился и зачем потребовался этот реактор, сейчас лишь напомним, что БОР-60 стал первым исследовательским реактором, который производит электроэнергию и отдаёт часть своего тепла в теплосистему НИИАР – института, в котором он установлен. По сути, он стал прототипом атомной электростанции на быстрых нейтронах малой мощности. И, конечно, уникальной экспериментальной базой для развития технологии быстрых АЭС.
Изначально предполагалось, что срок эксплуатации реактора составит 20 лет, однако благодаря модернизации удалось продлить лицензию на работу БОР-60: сперва – до 2020 года, а затем – и до 31 декабря 2025 года. Реактор успешно работает уже более 55 лет – по этому показателю он стал абсолютным мировым рекордсменом. И это не предел: БОР-60 всё ещё действует, готовится обоснование для ещё одного продления, чтобы реактор-ветеран смог работать до тех пор, пока не будет пущен в эксплуатацию его молодой преемник МБИР – многоцелевой быстрый исследовательский реактор.
Точка отсчёта
О том, что атомной промышленности необходим новый исследовательский реактор, специалисты заговорили ещё в 2010-х годах. Отрасль переживала новый подъём, требовалось отработка новых технологий и исследование новых материалов. Большая часть исследований, которые можно было провести на имеющихся исследовательских реакторах, уже была выполнена – сделать большего они не могли в силу своих технических характеристик. Инновации и новые исследования требовали новых инструментов и более мощных реакторных комплексов на базе высокопоточных реакторов с новыми лабораториями для послереакторных исследований. Кроме того, существующие исследовательские реакторы уже вырабатывали свой ресурс, и чтобы однажды не остаться совсем без экспериментальной базы, их нужно было постепенно заменять.
В 2010 году постановлением Правительства РФ была утверждена федеральная целевая программа «Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010-2015 годов и на перспективу до 2020 года». Она была нацелена на создание новой технологической платформы ядерной энергетики, основа которой – переход на замкнутый ядерный топливный цикл (ЗЯТЦ) с использованием реакторов на быстрых нейтронах. И ключевую роль в развитии этой платформы должен сыграть МБИР.
Работа над созданием проекта будущего реактора началась в 2011 году в АО «НИКИЭТ», он же стал главным конструктором установки. Ещё до завершения проектирования, в 2014 году в Димитровграде на площадке НИИАР началось строительство.
Специалистам изначально было понятно, что финансирования, предусмотренного федеральной программой, не хватит на строительство исследовательской установки «под ключ». Несмотря на это, было принято решение начать сооружение ядерного острова: реакторного здания с системами жизнеобеспечения – дренажной насосной станцией, станцией пожаротушения и так далее. 11 сентября 2015 года на площадке был залит первый бетон в основание реакторного блока.
Но уже в 2018 году, когда большая часть научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ была завершена, стало понятно: необходимо доработать ранее утвержденную проектную документацию. Стройку приостановили, а корректировкой проекта занялись специалисты Государственного специализированного проектного института.
Строительство возобновилось летом 2020 года. А в декабре правительством России была утверждена комплексная программа «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в РФ на период до 2030 года». На сооружение МБИР было выделено дополнительное финансирование, и реализация проекта пошла новыми темпами.
МБИР для мира
Проект МБИР изначально задуман как международный. Поиск оптимальной формы взаимодействия с российскими и зарубежными партнерами занял несколько лет. В итоге было решено создать на базе МБИР международный центр исследований (МЦИ). Доступ российских и зарубежных партнёров к реактору реализовали через создание консорциума – сообщества независимых предприятий, созданного для реализации масштабного проекта. Консорциум подразумевает две формы сотрудничества: основные и ассоциированные участники. Те, кто захочет стать основными участниками, должны уже на стадии сооружения реактора внести часть суммы за используемый ресурс. Они получают преимущества в формировании национальных научных программ, смогут вносить изменения в план проведения исследований под свои потребности в приоритетном порядке. Другой формат – ассоциированное членство: эти участники смогут включиться в проект уже после пуска реактора, но для них цена на услуги будет выше.
Первым полноценным зарубежным участником международного центра исследований на базе сооружаемого реактора МБИР стал Институт ядерной физики Академии наук Республики Узбекистан. На форуме «Атомэкспо-2022» было подписано соглашение о юридически обязывающих условиях присоединения к консорциуму. В 2025 году в состав консорциума вошли предприятия 15 стран.
Машина будущих экспериментов
Интерес мирового научного сообщества к новому исследовательскому реактору объясняется его уникальностью. В первую очередь, на сегодняшний день это крупнейший из сооружаемых на планете исследовательских реакторов. Тепловая мощность МБИР – 150 МВт, электрическая – 55 МВт: так нужно для создания плотного нейтронного потока. Для исследовательских реакторов это очень высокие показатели. Если сравнивать с БОР-60, тепловая мощность будет выше в 2,5 раза, электрическая – в 1,5-2 раза, плотность нейтронного потока – в 1,5 раза.
Ещё одна особенность реакторной установки в том, что в двух из трёх её контурах в качестве теплоносителя используется натрий и лишь в третьем – вода. Это позволяет разместить несколько 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. Раньше в исследовательских реакторах такой возможности не было.
В активной зоне нового реактора разместятся 96 тепловыделяющих сборок. В качестве штатного топлива для МБИР предусмотрено МОХ‑топливо – но не то, что используют в наших промышленных реакторах БН-600 и БН-800 БАЭС, а виброуплотнённое. Его уже производят в НИИАР. В то же время МБИР позволяет использовать и альтернативные виды топлива, как уранового (на основе двуокиси высокообогащенного урана), так и плотного уран-плутониевого (нитридного, металлического).
В основу МБИР легли технические решения, зарекомендовавшие себя годами, в первую очередь – технологии реакторной установки БОР-60. А благодаря паротурбинной установке исследовательский реактор сможет обеспечивать электричеством и теплом жителей Димитровграда. Расчетный срок службы МБИР – 50 лет.
Наука в активной зоне
Разработка программы исследований на МБИР началась в 2015 году. Этой работой занимается Физико-энергетический институт им. А. И. Лейпунского. За 11 лет было разработано уже 4 версии программы, сегодня она насчитывает более 100 страниц и рассчитана на работу с 2028 по 2040 годы. Основной нагрузкой для реактора станут исследования технологий, необходимых для создания реакторов нового поколения: радиационные испытания конструкционных материалов, исследование перспективных видов ядерного топлива, ресурсные испытания твэлов, ТВС и других элементов активной зоны, исследование новых и модифицированных жидкометаллических теплоносителей и многое другое.
Кроме практических, запланированы и фундаментальные исследование – к примеру, в области астрофизики. Их будут проводить совместно с Объединённым институтом ядерных исследований (г. Дубна). Есть и планы на проведение экспериментов в области ядерной медицины и по наработке новых изотопов.
Часть облучательных каналов, расположенных за корпусом реактора, будет использоваться для производства. Вертикальные каналы планируют задействовать для нейтронного легирования кремния, в том числе крупных слитков, в интересах радиоэлектронной промышленности.
На финишной прямой
По состоянию на январь 2026 года строительство исследовательского реактора и всей необходимой инфраструктуры завершено на 80%. Монтаж технологического оборудования, полностью изготовленного на отечественных заводах, планируется завершить в нынешнем году. Строительство идёт с опережением графика, в 2027 году «Росатом» планирует получить лицензию на эксплуатацию реактора и переходить к этапу физического и энергетического пусков. Срок начала экспериментов пока остаётся неизменным, первые из них должны начаться в 2028 году.
Татьяна Козлова по данным открытых источников
1 Aufruf·1 hat geteilt
1 Aufruf
Отзывы
Мы в Телеграм