В сети всё чаще появляются сообщения о том, что Билл Гейтс активно отстаивает идею развития атомной энергетики для снижения выбросов парниковых газов и, как следствие, борьбы с глобальным потеплением.

Как «сообщает»:https://www.washingtonpost.com/…8_story.html?… Washington Post, сооснователь Microsoft проводит много времени в общении с политиками, чтобы убедить Конгресс потратить миллиарды долларов в течение следующего десятилетия на пилотные проекты по испытанию новых конструкций ядерных энергетических реакторов.

Дополнительно Гейтс обещает вложить собственные средства в размере 1 млрд. долларов.

В конце прошлого года в своём предновогоднем обращении он также отмечал необходимость развития атомной энергетики, указывая на отсутствие парниковых газов при работе атомных энергоблоков и безопасность при достаточном уровне НИОКР. Такая активность в информационном пространстве связана с возникшими из-за американских санкций проблемами. Из-за них строительство реакторов компании TerraPower в Китае теперь под вопросом.

Компания Гейтса TerraPower определяет себя как инкубатор идей и технологий, которые могут решить проблемы связанные с энергетической независимостью, экологической устойчивостью, развитием медицины на основе использования ядерных технологий. На данный момент компания разрабатывает проекты двух ядерных энергетических установок: быстрого натриевого TWR и жидкосолевого MCFR.

Принципиальный вид реакторов MCFR и TWR

Из двух представленных образцов, компания пока делает ставку на TWR. Быстрый натриевый реактор TWR представляет собой систему со стандартной компоновкой для реактора с натриевым теплоносителем, а именно трубопроводами теплоносителя первого контура, где натрий охлаждает активную зону, второго контура, где натрий первого контура отдает тепло натрию второго контура, и трубопроводов третьего контура, где натрий второго контура нагревает воду для производства перегретого пара.

Существуют проекты TWR электрической мощностью 300 и 600 МВт. Для установки мощностью 600 МВт планируемый КПД составит 41%. Температура натриевого теплоносителя на входе в активную зону — 360 ℃, на выходе — 510 ℃.

Концептуальная схема TWR

Разработчики сами отмечают, что такая компоновка использовалась для всех известных реализованных реакторов на быстрых нейтронах, охлаждаемых натрием, в том числе для экспериментального реактора (EBR-II) в США, в Phenix и SuperPhenix во Франции, БН-600, БН-800 в России, в китайском экспериментальном быстром реакторе (CEFR) в Китае.

Активная зона (диаметр – 4 м, высота – 5,5 м) набирается из 511 тепловыделяющих сборок шестигранного профиля. Топливом будет служить металлический уран с добавлением циркония U-10%Zr, заключенный в оболочки из ферритно-мартенситной нержавеющей стали. Используется несколько видов кассет: запальные ТВС (driver assembly), предположительно с высоким обогащением, характерным для реакторов на быстрых нейтронах, ТВС подпитки (feed assembly) с обедненным ураном и испытательные сборки.

Тестовая сборка, выполненная компанией Areva

Предполагается, что мере накопления делящихся нуклидов в топливе подпитки, будет происходить перестановка топлива подпитки в активную зону вместо ранее выгоревших запальных ТВС c помощью перегрузочной машины. Управление цепной реакцией будет происходить с помощью 15 подвижных сборок.

Картограмма активной зоны TWR и расчетное линейное энерговыделение по кассетам

Компания TerraPower сотрудничает с более чем 50 научными и промышленными организациями и предприятиями по всему миру. Например, на исследовательском реакторе БОР-60 (НИАР) были проведены тестовые облучения материала оболочки ТВЭЛ. Всего было использовано более 1500 образцов. Дозы нейтронного облучения составляли около 155 сна.

Разработчики отмечают высокую безопасность установки, низкое количество радиоактивных отходов, образующихся при эксплуатации. Данную технологию компания предлагает для решения проблем с глобальным потеплением, обеспечения энергией стран и районов с низкой электрификацией.

Для понимания возможных проблем связанных с данным типом реакторных установок в пример можно привести японскую АЭС Monju — энергоблок с быстрым натриевым реактором которой был запущен в 1994 году. После пожара и утечки натрия в 1995 году, блок по факту не запускался вплоть до 2010 года, когда было принято решение о снятии его с эксплуатации.

Для данного типа реакторов характерно большое количество технических вопросов, связанных с проблемами натрия как теплоносителя, созданием уникального оборудования и материалами, способными работать при больших потоках нейтронов, с большей, чем у тепловых нейтронов, энергией. Дополнительно для реактора TWR стоит вопрос возможности использования ТВС подпитки без предварительной переработки.

Несмотря на все сложные вопросы, происходит развитие данных технологий. Китай и Россия на данный момент, безусловно, лидируют в исследованиях, посвященной тематике быстрых реакторов. Ежегодно проводится конференция под эгидой МАГАТЭ в Екатеринбурге, где собираются лучшие специалисты по тематике быстрых реакторов.