Новости - Отрасли ТЭК

Усовершенствованные реакторы и новые виды ядерного топлива помогают в борьбе с изменениями климата

27.05.21 11:24

Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) рассматривает атомную энергетику как эффективный способ достижения целей в борьбе с изменениями климата. Усовершенствованные ядерные реакторы - доступный, устойчивый и экономичный вариант производства электроэнергии.

«Усовершенствованные реакторы, проектируемые с расчетом на ускоренный процесс лицензирования и эксплуатацию в течение шестидесяти и более лет, отвечают требованиям повестки дня в области смягчения последствий изменения климата, который предусматривает быструю реализацию и долговременную устойчивость проектов», - объясняет начальник секции развития ядерно энергетических технологий МАГАТЭ Стефано Монти. Он добавляет: в проекты реакторов продолжают вносить улучшения - это касается как безопасности, так и экономичности. Следовательно, отношение мирового сообщества к этому важному сегменту низкоуглеродистой энергогенерации также будет улучшаться.

МАГАТЭ помогает разным странам с обоснованиями новых технологических решений и соответствия проектов усовершенствованных реакторов современным требованиям безопасности. С этой целью специалисты организации разрабатывают совместные исследовательские программы, проводят международные семинары-практикумы, сотрудничают в рамках международного форума «Поколение IV», основанного в 2000 году для научных исследований и инновационных разработок в области ядерных энергетических систем следующего поколения.

Усовершенствованные реакторы делятся на два основных типа - эволюционные и инновационные. Эволюционные реакторы уже сейчас предлагают немедленный переход к производству электроэнергии с незначительным объемом выбросов углерода, тогда как инновационные реакторы в дополнение обещают существенно снизить объемы высокоактивных радиоактивных отходов.

Сейчас в мире эксплуатируются 15 эволюционных усовершенствованных реакторов, среди них - южнокорейский APR1400, российский ВВЭР1200, французский EPR, китайский HPR1000 мощностью 1090 МВт, также известный как Хуалун1, и китайский AP1000 мощностью 1157 МВт. Все эти проекты призваны увеличить объемы производства электроэнергии, одновременно сокращая объемы выбросов CO₂ в окружающую среду и совершенствуя системы безопасности. Например, китайский Хуалун1 предусматривает также гермооболочку (контайнмент) новой конструкции, способную выдерживать более высокое давление для уменьшения вероятности утечки радиоактивных веществ в случае аварии.

Предметом многих исследований являются новые подходы к загрузке ядерных реакторов топливом, имеющих целью минимизировать последствия образования ядерных отходов и затраты на эксплуатацию и обслуживание, параллельно с этим увеличивая КПД атомных электростанций и укрепляя ядерную безопасность.

Один из таких подходов заключается в многократной повторной переработке (рециклинга) остатков урана и плутония, содержащихся в отработанном топливе. Она дает надежду на то, что в будущем человечество сможет отказаться от использования свежего ядерного топлива.

Для действующих и будущих проектов усовершенствованных реакторов специалисты сейчас разрабатывают еще один перспективный вид топлива - так называемое устойчивое к авариям. Оно лучше выдерживает перепады температур и экстремальные условия внутри реактора. Новые виды топлива будут разрабатываться с учетом того, что оно используется в реакторе намного дольше. Для изготовления такого топлива должна использоваться смесь урана и плутония с большей атомной массой и покрытием из различных композитов на основе керамики, а также из металлов и их сплавов. В итоге это позволит получать больше энергии и меньше радиоактивных отходов.

Строительные работы в рамках реализации проектов инновационных реакторов должны начаться в разных странах ближе к 2030 году. Общими чертами этих проектов являются высокие характеристики безопасности, повышенная устойчивость, рациональное использование природных ресурсов и специальные меры по укреплению физической защиты.

В ряде проектов предполагается также использование новых типов теплоносителя, таких как жидкие металлы или расплавы солей, благодаря чему реакторы смогут работать при гораздо более высоких показателях температур и атмосферного давления. В некоторых проектах с целью сокращения объемов токсичности и времени жизни радиоактивных отходов планируется использовать замкнутый ядерный топливный цикл.

«Хотя до начала коммерческой эксплуатации ядерных энергетических реакторов следующего поколения нам, возможно, придется ждать еще много лет, исследовательский прогресс в этой области очень обнадеживающий, - говорит директор отдела ядерной энергетики МАГАТЭ Дохе Хан. - Учитывая то, что мы стремимся к будущему, где будет преобладать экологически чистая энергия, совершенно ясно, что важную роль в достижении этой цели играет ядерная энергетика».