Первенец атомной генерации будущего

От мирного большого к быстрому натриевому

Первый энергоблок Белоярки, проработавший с 1964 по 1981 год, и второй, введенный в эксплуатацию в 1967 году и остановленный в 1989-м, были построены на основе водографитовых канальных реакторов на тепловых нейтронах АМБ-100 и АМБ-200 соответственно (аббревиатуру образовали от сочетания «атом мирный большой»). Оба блока внесли большой вклад в становление технологий зарождавшейся атомной энергетики. На них отрабатывались различные виды топлива и конструкционных материалов, компоновочные схемы и технические решения, эксплуатационные режимы. Например, осуществление перегрева пара непосредственно в реакторе позволило применить на АЭС турбины обычных тепловых электростанций.

В настоящее время АМБ-100 и АМБ-200 пребывают в режиме остановленного блока: их готовят к выводу из эксплуатации, который намечен на 2032 год. На станции функционируют энергоблоки №3 и 4 с реакторами на быстрых нейтронах БН-600 (работает с 1980 года) и БН-800 (введен в строй в 2015-м), которые принесли ей мировую известность.

Решение о строительстве на Белоярской АЭС энергоблоков №4 (с БН-800) и №5 (с БН-1600 — в ту пору планировалось создать реактор такой мощности) Совет Министров СССР принял еще в 1983 году, однако из-за распада Советского Союза и экономических катаклизмов 1990-х все работы были заморожены вплоть до первого десятилетия нового века. За двадцать с лишним лет коренным образом изменилась не только политическая и экономическая система государства, но и технологическая база атомной энергетики. В результате среди технических решений БН-800 появилось большое количество инноваций, существенно повысивших безопасность установки.

Безопасность на основе естественных природных законов

По своим конструкционно-технологическим особенностям реакторы БН (быстрые натриевые) относятся к наиболее безопасным и экологически чистым. Они обладают свойством внутренней самозащищенности: ядерная реакция в них при превышении допустимых параметров работы затухает сама в силу физических законов, даже если не поступила соответствующая команда от человека или автоматики. В корпусе реакторов на быстрых нейтронах давление чуть выше обычного атмосферного, а сам он состоит из основной и страховочной конструкций, вложенных друг в друга по принципу матрешки. Такие реакторные установки имеют интегральную компоновку: оборудование первого контура, подвергающееся радиационному воздействию, заключено внутрь основного корпуса. Большая теплоемкость и большой температурный запас до «точки кипения» у теплоносителя — жидкого натрия — в течение нескольких суток не позволят реактору перегреться, даже если он останется вообще без охлаждения.

Кроме того, в БН-800 имеются дополнительные пассивные системы безопасности, работающие опять же в силу законов природы, которые никто не может отключить. Это, в частности, система противоаварийного расхолаживания реактора путем естественной циркуляции воздуха через теплообменники: тяга воздуха, отводящего тепло, образуется без применения насосов за счет высоты воздухопроводной трубы. Именно поэтому вентиляционных труб над главным корпусом четвертого энергоблока станции целых четыре (три из них относятся к системе расхолаживания пассивного принципа).

Необходимо отдельно отметить и гидравлически подвешенные стержни-поглотители, плавающие в потоке натрия. В случае остановки насосов, прокачивающих теплоноситель, стержни под действием естественной силы тяжести опустятся в активную зону и остановят ядерную реакцию. Внутри корпуса реактора смонтирован поддон, способный при необходимости удержать расплав топлива и предотвратить образование локальных критических масс.

Веха, ради которой проектировался БН-800

В отличие от реакторов-предшественников БН-800 Белоярской АЭС сразу проектировали для топлива из смеси оксидов плутония и урана — МОКС-топлива (от английского Mixed-Oxide fuel). Загружали его постепенно. В 2014 году большую часть стартовой загрузки составляло обычное оксидное урановое топливо, МОКС-топлива было 16 %. Его изготовили на опытных производствах ПО «Маяк» и НИИАР.

Серийные тепловыделяющие сборки для БН-800 стал делать Горно-химический комбинат (ГХК), используя обедненный уран и высокофоновый плутоний, извлекаемый из облученного топлива тепловых реакторов. В январе 2021 года после очередной перегрузки доля МОКС-топлива в реакторе четвертого энергоблока Белоярки выросла до трети, в январе этого года — до двух третей. В конце июня во время планового ремонта в реактор загрузили последнюю треть, а в начале сентября блок включили в сеть.

— Применение МОКС-топлива позволит в десятки раз увеличить топливную базу атомной энергетики. …В реакторе БН-800 можно повторно, после соответствующей переработки, использовать облученное ядерное топливо других АЭС,  — пояснил директор Белоярской АЭС Иван Сидоров.

— Это именно та веха, ради которой проектировался БН-800, строился уникальный атомный энергоблок и автоматизированное производство топлива на ГХК,  — подчеркнул старший вице-президент по научно-технической деятельности АО «ТВЭЛ» Александр Угрюмов.

Пятому энергоблоку быть!

Еще одним крупным событием текущего года стало начало работ на предпроектной стадии сооружения энергоблока №5 Белоярской АЭС.

— Начала набирать обороты подготовка к строительству энергоблока №5 с реактором БН-1200М: утверждена дорожная карта сооружения блока, в составе управления капитального строительства формируется технологическая группа, — сообщил заместитель директора по капитальному строительству Белоярской АЭС Дмитрий Федосеев.

Инфраструктура промплощадки изначально создавалась для обеспечения как четвертого, так и пятого блоков, поэтому руководство Госкорпорации «Росатом» рассчитывает построить новый объект генерации быстрее и дешевле, чем с нуля.

По сравнению с БН-600 и БН-800 реактор мощностью 1 200 мегаватт будет иметь повышенные коэффициенты полезного действия и использования установленной мощности, более простую систему перегрузки топлива, укрупненную конструкцию парогенератора и больший расчетный срок службы — шестьдесят лет с возможностью продления до восьмидесяти. За счет новых конструкторских решений уменьшится объем здания реактора и материалоемкость реакторной установки, а значит, сократятся и затраты на строительство.

В начале ноября на площадке Белоярской АЭС впервые прошел день информирования — информационная встреча главы Росатома с трудовыми коллективами атомной отрасли. Трансляция с площадки механических мастерских четвертого энергоблока велась на сто тридцать отраслевых предприятий, расположенных в сорока пяти городах. В ходе прямой линии генеральный директор госкорпорации Алексей Лихачёв сообщил, что принято окончательное решение о строительстве БН-1200М на станции. Ввод объекта в строй ориентировочно намечен на 2035 год.

— В великих делах наших предшественников мы черпаем силы и вдохновение, — подчеркнул Алексей Евгеньевич, поздравив коллег с 15-летием Росатома и обратив их внимание на преемственность достижений советского атомного проекта.