Современный этап развития ядерной энергетики.Реакторы на тепловых и быстрых нейтронах

технологий» МИФИ
Знакомит с основными вопросами практики реакторных испытаний необходимых

для оценки поведения реальных конструкций и материалов в условиях их эксплуатации в активной зоне ядерного реактора.
Уделено внимание отечественным исследовательским реакторам как источникам излучения, их возможностям и приспособленности для реакторных испытаний.
Рассматриваются особенности проектирования, расчета и разработки оборудования для реакторных испытаний. Значительное место отведено методике теплового расчета реакторных установок и подбору материалов при их проектировании.
Представлены конкретные примеры постановки реакторных испытаний и полученные экспериментальные результаты.

Рассмотреть последовательность этого развития от первоначальной идеи к техническому воплощению, основываясь

на конкретных примерах и исторической хронологии.

План.
 
1. Современный этап развития ядерной энергетики.
2.Реакторы на тепловых и быстрых нейтронах.
3.Концепция Э. Ферми и А. Лейпунского.
4.Историческая справка о развитии реакторов на быстрых нейтронах.
5.Энергетические реакторы на быстрых нейтронах: действующие и перспективные, их сравнительные характеристики, проблемы безопасности.

непосредственно касалось будущего развития ядерной энергетики. Отмечены следующие наиболее важные,

в том числе политически, моменты развития современной энергетики: - обеспечение устойчивого развития человечества энергией без ограничений со стороны ресурсов топлива и отравления внешней среды продуктами горения. - закрытие каналов получения «ядерной взрывчатки», связанной с ядерной энергетикой. - завершение сокращения ядерных арсеналов, начатого РФ и США, всеобщим и полным запрещением и ликвидацией ядерного оружия.

Реакторы на тепловых нейтронах
в настоящее время весьма широко
используется в ядерной энергетике, но имеют ряд существенных недостатков:

Реакторы на быстрых нейтронах
в настоящее время не имеют широкого применения в ядерной энергетике,
но представляются достаточно перспективными по следующим причинам:

- проблема топливных ресурсов решается за счет увеличения добычи урана.
- радиоактивные отходы в основной своей массе не перерабатываются, а захораниваются.
- вопросы безопасности сводятся к рассмотрению наиболее вероятных аварий, увеличению требований к оборудованию и персоналу.
-проблема нераспространения решается усилением контроля за делящимися материалами.

- проблема топливных ресурсов может быть решена естественным воспроизводством ядерного топлива в реакторах на быстрых нейтронах.
- радиационно-эквивалентное захоронение радиоактивных отходов без нарушения природного радиационного баланса за счет глубокой очистки отходов, возвращения и сжигания их в быстрых реакторах.
- естественная безопасность подразумевает исключение тяжелых аварий за счет присущих быстрым реакторам внутренних физических качеств и закономерностей.

физик, лауреат Нобелевской премии, один из разработчиков американской атомной бомбы,

создатель первого в мире ядерного реактора (Чикаго, 1942 г.),
в 1947 г Александр Ильич Лейпунский- академик УССР, руководитель отечественной программы по РБН, директор Физико-энергетического института (ФЭИ) г. Обнинск, первый декан инженерно-физического факультета Московского механического института боеприпасов(ММИ), названный позднее МИФИ,
выдвинули концепцию относительно использования ядерной энергии в мирных целях.

Основную цель они видели в овладении ресурсами ядерного топлива на основе воспроизводства и впервые показали, что роль быстрых реакторов в крупномасштабной ядерной энергетике определяется, в первую очередь, уникальным избытком нейтронов в расчете на сгоревшее ядро плутония. Такой избыток служит фундаментальной физической предпосылкой воспроизводства и даже бридинга плутония, решения проблем безопасности, радиоактивных отходов, нераспространения ядерного оружия и связанной с ним экономики.

в СССР и США. Программа США не была выполнена.

Программа СССР имеет логическое завершение: успешно работает АЭС с РБН БН-600, 25 лет устойчиво проработал РБН БН-350 в Казахстане (г. Шевченко). Он был выведен из эксплуатации в 1997 году по решению правительства Казахстана.

и Александра Ильича Лейпунского , не воплотился в широкомасштабную атомную

энергетику?
По моему мнению, главной причиной являлся интерес к собственной, государственной безопасности стран, способных реализовать в тот период времени подобный проект. Способ получения плутония в тепловых реакторах был более очевиден и дешев, что дало в конечном итоге иметь достаточное количество атомных зарядов противоборствующим сторонам, что бы, как не странно, сохранить на земле относительный мир и жизнь.
После тяжелых аварий на АЭС в «Три-Майл Айленд» ( США, 1979 г.) и в Чернобыле (СССР, 1986г.) снизился интерес к атомной энергетике как основной альтернативе углеводородной. Разработчиками АЭС в последние 15 лет сделано не мало для обеспечения безопасной работы действующих и проектируемых АЭС.
Настоящий период развития ядерной энергетики часто называют ренессансом. Каким будет возрождение -покажет время.

атомной отрасли в производство энергии.

На графике представлен прогноз

изменения мощности электростанций в мире при использовании топливного потенциала ядерной энергетики с РБН и РТН. Из представленного графика видно, что использование в АЭС:
- РТН (реактор на тепловых нейтронах) приводит к исчерпанию запасов 235-го урана к 2080 году, а плутония к 2100 году. Введение же в оборот технологически существенно более сложного ториевого цикла приводит к незначительному росту вводимых мощностей.
- РБН (реактор на быстрых нейтронах ) приводит к устойчивому значительному росту вводимых мощностей из-за высокого по сравнению РТН коэффициенту воспроизводству и вовлечения в энергетику плутония, полученного из 238-го урана.

наследие мы оставим нашим потомкам?

активности от времени хранения радиоактивных отходов, кривые 1-3 соответствуют различной

степени очистки с учётом их качественного состава. Исходя из определения S, зеленая и коричневая горизонтальные прямые соответствуют активности отходов равной природной урановой среде и десятикратное её превышение соответственно.
Приведу цитату из [1]:
«Радиационно-эквивалентное захоронение радиоактивных отходов (без нарушения природного радиационного баланса) за счет глубокой очистки отходов от всех актиноидов, возвращения и сжигания их (трансмутации) в быстрых реакторах (актиноиды- семейство из радиоактивных элементов (металлов) с Z=90-103, образующихся в результате захвата нейтронов с последующими бета-распадами).
Стратегическим направлением здесь является замыкание ядерного топливного цикла, в результате чего достигается :
а) практически полное использование природного ядерного топлива и искусственных делящихся материалов (плутония и др.) ,
б) минимизация образования радиоактивных отходов от переработки ядерного топлива,
в) обеспечение баланса (равенства) между радиационной опасностью захораниваемых радиоактивных отходов и урана, извлекаемого из недр.»

ценах 1991 г.), сравниваются проектируемые АЭС с показателями действующей на

базе реактора ВВЭР-1000.