俄突破项目展示快堆闭式燃料循环技术

在与《消息报》的长时间访谈中，Rosatom突破(Proryv)项目快中子反应堆和闭式核燃料循环物理部门负责人Elena Rodina解释了快堆如何解决核能面临的许多问题。

“Rosatom与Kurchatov研究所、大学和俄罗斯科学院密切合作实施的突破项目正在进入关键阶段，”她说。“我们正在完成世界上首个基于快中子反应堆的工业闭式核燃料循环技术。”

她继续说：“在托木斯克地区Seversk市，正在建设一个实验示范能源综合体(ODEK)，包括三个相互连接的部分：采用铅冷却剂的BREST-OD-300快中子反应堆、氮化物SNUP燃料制造和再制造模块以及辐照燃料处理模块。这是一个单一技术生产线，应在实际工业规模上展示从燃料到燃料的闭式循环。ODEK的第一阶段——燃料制造和再制造模块——已经完成，自2024年12月以来一直处于试运行状态。容量为300 MWe的BREST-OD-300反应堆最创新核电站的建设目前正在进行中。”

当被问及基于快堆的闭式燃料循环的相关性时，她说：“当今第四代反应堆系统基础的方法非常根深蒂固。快中子反应堆中燃料增殖的想法始于1940年代。将这一想法以工业形式实施花费了大约80年时间，该行业积累了海量知识，开发了各种设计和材料。”

但存在挑战。“在三哩岛、切尔诺贝利和福岛事故后，国际社会显著修订了安全要求。乏燃料积累和放射性废物问题，以及核能长期资源可用性也变得更为尖锐。我们理解，随着核发电量的进一步增长，人类将不可避免地面临铀原料的限制。因此，具有闭式燃料循环的快中子系统不再仅仅是有趣的未来[可能性]，而是技术必要性，如果我们谈论的是大规模、可持续且同时环境可接受的核能平衡。”

当被问及计划中的两级核能系统时，她解释说：“双组分方案意味着两种类型的反应堆在电力系统中共存：热堆(传统VVER及其类似堆)和快堆。热堆今天提供主要发电，而快堆同时执行两个关键功能——它们增殖燃料和净化核废料。”

她说这使得有可能应对核能的关键环境反对意见。“如今，燃料循环中所有无法重复使用的物质都被世界视为需要处置的废物。长寿命次锕系元素——镅、镎、锔——在乏燃料中形成。它们造成数千年问题，因为这种废物不能简单地放置在近地表贮存库中。双组分快堆方案使我们能够改变理念：我们不会将问题转嫁给后代，而是在单一技术系统内从根本上减少废物的辐射危险时间和规模。”

她补充说：“主要问题正是由于次锕系元素含量，乏燃料和高放废物在数千年内保持危险。这意味着它们不能简单地埋在地下靠近地表处。它们需要长期受控贮存或在深层地质构造中创建特殊贮存设施。形式上，正在讨论这样的路径：假设废物可以在地质时间尺度上隔离。但我们没有真正的保证，在数千年范围内任何贮存设施将保持可靠：地质过程继续，……可能出现不可预测因素。”

她说问题实际上被推迟了。“还没有国家拥有工业深层贮存的完整解决方案。本质上，我们正在为后代创造一份礼物，将我们现在生产的东西的风险和责任转嫁给他们。”

当被问及快堆如何帮助解决这个问题时，她指出：“快中子的硬能谱允许您有效燃烧长寿命次锕系元素。换句话说，在快中子影响下，次锕系元素将分裂成裂变碎片或变成其他同位素，导致形成另一个更可控时间的废物辐射特性。结果，放射性废物的危险期从根本上减少。仅100-150年后，此类废物的癌症风险将低于天然铀原料的类似风险。这是根本性变化：我们从千年尺度转向与几代人寿命相当的时间尺度。”

关于快堆的固有安全，她解释说“主要保护特性固有于过程物理本身、设计解决方案和所用材料的特性中，也就是说，安全不是通过复杂自动化来确保，而是主要通过系统的内部属性。”

当被问及俄罗斯科学家在这些发展中的作用时，Rodina说：“突破项目基础的科学原理和安全准则是俄罗斯领先专家多年工作的结果。这些包括物理学家、材料科学家、热物理专家和计算机工程师。非常重要的是要说我们不仅仅谈论个别解决方案，而是从论证反应堆装置特性到燃料和废物管理方法的整体技术平台。”

她指出，一些科学家(Evgeny Olegovich Adamov、Vladimir Grigorievich Asmolov和Mikhail Valentinovich Kovalchuk)被授予国家总统奖“正是因为他们对这一安全平台创建的贡献——这是国家层面的严肃认可，表明我们正朝着正确方向前进。”

当被问及BREST-OD-300反应堆时，她说：“这是世界上首个容量为300 MWe的工业铅冷快中子反应堆。它由NA Dollezhal动力工程科学研究和设计研究所(NIKIET)开发。它将成为ODEK综合体的核心，围绕它建造燃料处理和制造/再制造模块。反应堆启动计划于2028年，燃料后处理模块启动计划于2030年。此后，我们将关闭从燃料生产到其后处理和重复使用的整个循环。这将展示新一代完全闭式核能系统。”

关于SNUP氮化物燃料，她解释说：“我们使用SNUP混合铀-钚氮化物燃料，因为它结合了几个关键优势。首先是高热导率和良好性能，这对铅冷快堆很重要。其次，氮化物燃料允许在堆芯内完全增殖，实现所需的闭式循环参数。”

关于未来，她说：“BREST-OD-300旨在作为试点示范反应堆，但从一开始就考虑到规模化。其逻辑延续将是容量为1200 MWe的系列铅冷快堆——BR-1200——它也在NIKIET开发。预计它将在Seversk建造，启动计划于2037年。”

她补充说：“并行地，另一个容量为1200 MWe的系列快堆——BN-1200M——采用钠冷却剂正在开发。它基于BN-350、BN-600和BN-800数十年的运行经验。BN-1200M启动计划于2034年，作为Beloyarsk核电站的5号机组。这些装置共同形成了一条快中子反应堆生产线，将允许建设具有闭式燃料循环的完全功能性双组分核能工业——从示范到系列实施。”

利用我们的领先行业洞察力为您的业务提供优势。