Российские специалисты в течение ближайших нескольких лет должны разработать технологии, которые со временем легли бы в основу проекта по созданию в РФ инновационного ядерного реактора высокой эффективности с так называемыми сверхкритическими параметрами теплоносителя, необходимого для развития атомной энергетики. Материалы об этом размещены в открытом доступе на официальном сайте закупок госкорпорации «Росатом».
Основу современной атомной энергетики России и зарубежных экспортных продуктов «Росатома» составляют так называемые легководные реакторы ВВЭР, где вода является одновременно и теплоносителем, и замедлителем нейтронов. По мнению специалистов, технологии реакторов ВВЭР в ближней и среднесрочной перспективе будут определяющими для формирования облика отечественной атомной энергетики.
В 2018 году «Росатом» принял новую стратегию развития российской атомной энергетики, базовым положением которой обозначен переход к конкурентоспособной двухкомпонентной энергетической системе на основе замкнутого ядерного топливного цикла (ЗЯТЦ). Речь о том, чтобы «сопрячь» эксплуатацию традиционных реакторов ВВЭР с реакторами на быстрых нейтронах.
Благодаря ЗЯТЦ расширится воспроизводство ядерного «горючего» и существенно увеличится топливная база атомной энергетики, не требующая больших объемов добычи природного урана. Также появится возможность сокращать объемы радиоактивных отходов, остающихся после переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) — самые опасные радионуклиды предложено «выжигать» в реакторах на быстрых нейтронах. Так можно будет решать две ключевые проблемы нынешней атомной энергетики, связанные с ограниченностью запасов природного урана и ростом объемов ОЯТ.
В качестве основных кандидатов на роль перспективных технологий легководных реакторов для двухкомпонентной атомной энергетики с замкнутым ядерным топливным циклом рассматриваются усовершенствованные реакторы ВВЭР-С с регулированием нейтронного спектра (спектральным регулированием) и инновационные реакторные технологии ВВЭР-СКД с теплоносителем под сверхкритическим давлением.
При таком давлении исчезает различие между жидкостью и паром, и вода находится в промежуточном состоянии. СКД-реакторы в мировом атомном сообществе отнесены к перспективным ядерным энергетическим установкам четвертого поколения.
Что касается реакторов ВВЭР-С, то они окажутся востребованы на переходном этапе формирования двухкомпонентной атомной энергетики с ЗЯТЦ. В нынешнем году было объявлено о планах «Росатома» разработать и построить на Кольской АЭС два энергоблока мощностью по 600 МВт с такими реакторами.
А долгосрочная перспектива развития технологии ВВЭР основывается на разработке направления реакторной технологии со сверхкритическими параметрами теплоносителя.
По оценкам специалистов, переход на такие параметры позволит повысить КПД энергоблоков АЭС до 45%, обеспечить высокие параметры воспроизводства ядерного «горючего» в быстром спектре нейтронов и сократить удельные капитальные затраты на сооружение энергоблока, обладающего при этом и повышенными показателями безопасности.
Концепция реактора со сверхкритическими параметрами теплоносителя позволяет также использовать преимущества реализации спектрального регулирования. Конкурентоспособность технологии ВВЭР-СКД должна быть продемонстрирована в сравнении с существующими реакторными технологиями по удельным показателям капитальных, топливных и эксплуатационных затрат, в том числе за счет снижения строительных объемов и материалоемкости турбинного зала. Дополнительные преимущества могут быть получены за счет использования хорошо проработанных решений, существующих для тепловых станций на органическом топливе, уже давно работающих на закритических параметрах.
Основная цель разработки реакторной технологии ВВЭР-СКД состоит в создании нового поколения реакторных установок, отвечающих требованиям устойчивого развития атомной энергетики с высокими показателями воспроизводства ядерного топлива при работе в замкнутом ядерном топливном цикле, которые, как прогнозируется, будут востребованы во второй половине XXI века.
При проектировании реактора ВВЭР-СКД учитывается возможность организации полной загрузки активной зоны смешанным уран-плутониевым оксидным топливом (МОКС-топливом, от английского mixed-oxide fuel). Концепция реакторной установки ВВЭР-СКД позволяет перейти к так называемому быстро-резонансному спектру нейтронов и к самообеспечению топливом в ЗЯТЦ.