НОВОСТИ: ОКТЯБРЬ 2019
Фото: Росатом, Posiva.fi, Physicsworld.com
СОГЛАШЕНИЯ
ВЭФ‑2019: главное
Пятый Восточный экономический форум, прошедший в начале сентября во Владивостоке, стал для Росатома важной площадкой: здесь было подписано несколько ключевых соглашений, в том числе по стратегическим для госкорпорации направлениям.
В частности, Росатом подписал с правительством Республики Саха (Якутия) соглашение о сотрудничестве в сфере строительства АЭС малой мощности (АСММ) с реактором РИТМ‑200. Новое соглашение более предметно определяет направления сотрудничества, чем прошлогоднее. Стороны договорились о взаимодействии при подготовке технико-экономического обоснования, проведении проектно-изыскательских работ, разработке финансовой модели проекта и определении площадки для размещения АСММ (в 2020 году). Станции такого типа предназначены для энергообеспечения отдаленных и/или изолированных территорий. АЭС малой мощности отличаются компактностью, модульностью и повышенными стандартами безопасности, а построить такую АЭС можно в более короткие сроки, чем традиционную.

РЖД, Росатом, «Трансмашхолдинг» и власти Сахалинской области подписали также соглашение о сотрудничестве и взаимодействии в рамках проекта организации железнодорожного сообщения с применением поездов на водородных топливных элементах. «Трансмашхолдинг» в сотрудничестве с Росатомом планирует организовать производство таких поездов. Пилотным полигоном для их испытаний может стать остров Сахалин.

Росатом и Министерство природных ресурсов и экологии РФ подписали соглашение о взаимодействии. Как разъяснил министр Дмитрий Кобылкин, оно определяет основы взаимодействия при реализации государственных программ и национального проекта «Экология», а также подразумевает совместную разработку предложений для реализации государственной политики в Арктической зоне.

Росатом, Министерство по развитию Дальнего Востока и Арктики, Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций и ДВФУ заключили соглашение о создании на острове Русский Международного научно-исследовательского центра перспективных ядерных технологий. Центр позволит студентам и ученым Приморского края, а также специалистам из стран Азиатско-Тихоокеанского региона проводить научные исследования с помощью «цифровых двойников» — для их создания будут использоваться научно-исследовательские установки Росатома. Также стороны договорились о совместной реализации проектов в сфере цифровой экономики, в частности, по таким направлениям, как «большие данные», новые производственные технологии, Интернет вещей, технологии виртуальной и дополненной реальностей, а также облачных вычислений и обеспечения информационной безопасности.

Росатом, Сбербанк и ФМБА России заключили меморандум о взаимодействии в целях создания качественных, доступных и удобных сервисов в сфере здравоохранения. Предполагается, что развитие цифровой экосистемы поможет повысить эффективность работы медорганизаций. Цифровые сервисы станут более удобными для пациентов, а врачи, используя возможности Big Data и искусственного интеллекта, получат новые возможности для диагностики, лечения и мониторинга заболеваний.

Росатом и ГК «Фонд содействия реформированию жилищно-коммунального хозяйства» подписали соглашение о сотрудничестве в модернизации систем коммунальной инфраструктуры для населенных пунктов с населением не более 500 тыс. человек. Привлечение финансовой поддержки Фонда ЖКХ позволит Росатому шире использовать собственные ресурсосберегающие и цифровые технологии при модернизации систем коммунальной инфраструктуры, в том числе в «атомных» городах.
КОНКУРЕНТЫ
Westinghouse загрузила первое толерантное топливо
Westinghouse опубликовала сообщение о том, что компания совместно с Exelon Generation Company успешно завершила первую загрузку толерантного топлива EnCore Fuel на блоке № 2 АЭС «Байрон» компании Exelon. Это произошло еще весной, во время останова реактора на планово-предупредительный ремонт. В активную зону реактора были загружены две опытные кассеты. В них содержатся твэлы с хромовым покрытием оболочки из циркониевого сплава и с топливными таблетками двух видов: ADOPT повышенной плотности и из силицида урана. Экспериментальные сборки для загрузки на АЭС были изготовлены в Национальной лаборатории штата Айдахо.
Различные варианты толерантного топлива активно разрабатываются и испытываются в США, России, Франции, Китае и других странах. Так, американское министерство энергетики (DOE) параллельно финансирует три различных проекта по разработке толерантного топлива. В начале года на эти цели Westinghouse получила грант на сумму $ 93,6 млн — дополнение к ранее выделенным грантам. Общий объем госфинансирования топлива EnCore таким образом составил порядка $ 125 млн. Кроме Westinghouse, DOE выделило грант на разработку толерантного топлива консорциуму Framatome и General Electric, а также компании GNF, которые сейчас тоже проводят испытания толерантного топлива на коммерческих АЭС: на втором блоке АЭС «Вогл» и первом блоке АЭС «Хатч». Сборки будут находиться в реакторах до шести лет. По итогам этих испытаний Комиссия по ядерному регулированию США (NRC) рассмотрит вопрос о лицензировании этих видов топлива. DOE предполагает вывести толерантное топливо на международный рынок к 2026 году.

В мае этого года французская Framatome подписала контракт на поставку в 2021 году двух топливных сборок с толерантным топливом (AETF) на американскую АЭС «Калверт Клиффс». В компании рассказали, что в основе решения AETF — топливные таблетки с добавкой хрома. Этот контракт стал для Framatome четвертым в рамках работ по созданию и внедрению толерантного топлива, уточняют в компании.

В Китае программа разработки толерантного топлива стартовала в 2016 году, а в начале 2019 года China General Nuclear (CGN) загрузила в исследовательский реактор топливную сборку толерантного топлива, разработанного китайскими учеными. В прошлом году CGN заявляла о планах внедрить этот новый вид топлива на всех китайских АЭС в течение пяти лет.

В январе этого года первые ТВС российского производства на базе толерантного топлива были загружены в исследовательский реактор МИР в Димитровграде. Топливные таблетки изготовлены как из традиционного диоксида урана, так и из уран-молибденового сплава с повышенными плотностью и теплопроводностью. В качестве материалов оболочек твэлов использованы либо циркониевый сплав с хромовым покрытием, либо хром-никелевый сплав. Первая фаза реакторных испытаний и послереакторных исследований завершится к концу года.
ТЕХНОЛОГИИ
ASTRID закрывается
Комиссариат по атомной энергии и альтернативным источникам энергии Франции (CEA) подтвердил закрытие проекта реактора на быстрых нейтронах поколения IV с натриевым теплоносителем ASTRID. Как сообщается в ведомстве, все работы по проекту будут закончены в этом году. И в ближайшее время подобные реакторы строиться не будут, заявили в комиссариате: «На энергетических рынках промышленное развитие реакторов IV поколения не планируется ранее второй половины столетия».
Разработки ASTRID стартовали в 2010 году. Изначально планировалось, что технический проект будет готов к 2017 году, потом срок сместили на 2019 год. Как пишет французская газета Monde, к концу 2017 года на проект было выделено около € 738 млн.

Другие страны «атомного клуба», напротив, активно развивают направление быстрых реакторов. Так, в июне этого года Национальная лаборатория Айдахо (США) выделила шести американским университетам гранты на проекты, связанные с созданием исследовательского реактора VTR на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем. Общая сумма грантов составила $ 1,7 млн. В октябре 2018 года гранты в общей сложности на $ 3,9 млн получили еще 13 американских университетов. Ранее в США заявляли, что планируют запустить первый быстрый реактор в 2027 году.

В Китае работает экспериментальный реактор на быстрых нейтронах мощностью 20 МВт — CEFR (The China Experimental Fast Reactor). Он построен в Китайском институте атомной энергии с участием России. CEFR используется в исследовательских целях, однако классифицируется МАГАТЭ как единственный в мире действующий энергетический реактор на быстрых нейтронах за пределами России. В конце 2017 года Китай начал строительство демонстрационного быстрого реактора CFR‑600 с натриевым теплоносителем мощностью 600 МВт. В этом проекте также будет участвовать Россия. Реактор будет построен на площадке Ксиапу в провинции Фуцзянь. Его ввод в эксплуатацию намечен на 2023 год.
НАУКА
Топливо для «Прорыва»
Ученые ГНЦ НИИАР завершили послереакторные исследования твэлов с нитридным топливом для проекта «Прорыв». Как говорится в научном годовом отчете центра, твэлы были выполнены в различном конструктивном исполнении с оболочками из разных материалов. «Получены новые данные о поведении нитридного топлива, коррозионном состоянии и механических свойствах материалов оболочек, которые будут использованы для совершенствования твэлов реакторов на быстрых нейтронах и обоснования безопасности продолжения испытаний экспериментальных тепловыделяющих сборок с нитридным топливом в реакторе БН‑600 до более высоких параметров», — сообщается в отчете.
Для обоснования работоспособности твэлов со СНУП-топливом в НИИАРе разработали и внедрили метод испытаний облученных трубчатых образцов внутренним давлением твердого пластичного заполнителя. Кроме того, в научном центре изучена радиационная и гидролитическая устойчивость магниево-калиево-фосфатной матрицы, разрабатываемой для иммобилизации 14С — одного из продуктов переработки СНУП-топлива.

В рамках проекта «Прорыв» СНУП-топливо производства Сибирского химического комбината проходит реакторные испытания на энергоблоке № 3 Белоярской АЭС. В реакторе БН‑600 уже прошли испытания 11 экспериментальных тепловыделяющих сборок (ЭТВС), которые различались типоразмерами тепловыделяющих элементов (твэлов) и конструкционными материалами.
ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ
Солнечная станция на воде
Индия активно развивает проекты плавучих солнечных электростанций, сообщает компания JMK Research & Analytics.
В конце августа кабинет министров штата Уттар-Прадеш одобрил строительство плавучей солнечной электростанции мощностью 150 МВт у плотины Риханд. Это будет самая большая плавучая фотоэлектрическая станция в Индии. Ее ввод в эксплуатацию намечен на май 2020 года.

Сегодня в стране уже введено в эксплуатацию около 2,7 ГВт таких конструкций, еще около 970 Мвт проходят этап конкурсных отборов. Правительство Индии поставило задачу довести мощности плавучих солнечных мощностей до 10 ГВт к концу 2020 года.

Эксперты оценивают потенциал плавучих солнечных электростанций в Индии в 300 ГВт, при этом станции могут быть построены всего на 10−15% водоемов в таких штатах, как Керала, Ассам, Одиша и Западная Бенгалия.

У плавучих солнечных электростанций есть ряд преимуществ перед традиционными наземными: для их строительства не нужны большие площади земли, которые в Индии стремительно дорожают. Кроме того, благодаря охлаждающему воздействию воды эффективность панелей выше на 6−7% по сравнению с традиционными. Есть и минусы: крепление, монтаж и обслуживание плавучих установок примерно на 30−50% дороже, чем у наземных — из-за этого повышается и цена киловатт-часа.

Кроме того, отмечают эксперты, для масштабного внедрения таких станций необходимо разработать новые технологические решения, которые позволят нивелировать негативное воздействие влаги на модули и кабели, а также действие коррозии.
ФИНАНСЫ
Два миллиарда на атомный комплекс
Правительство России инвестирует в 2019—2020 годах почти 2,2 млрд руб. в программу «Развитие атомного энергопромышленного комплекса». Как следует из постановления правительства, деньги будут выделены государственному научному центру «НИИ атомных реакторов» — для работ по реактору на быстрых нейтронах (555 млн руб.); Троицкому институту инновационных и термоядерных исследований — для технического перевооружения токамака Т‑11М (335,8 млн руб.); АО «НИИЭФА им. Д. В. Ефремова» — на развитие экспериментально-технологической базы (378,4 млн руб.).
Кроме того, бюджетные средства будут направлены АО «Красная звезда» — на технологический центр и информационную сеть управляемого термоядерного синтеза (58,7 млн руб.), НИИ неорганических материалов им. акад. А. А. Бочвара — на разработки в сфере сверхпроводящих материалов и термоядерного синтеза (425 млн руб.) и Институту энерготехники им. Н. А. Доллежаля — на работы по управляемому термоядерному синтезу (429,2 млн руб.).

Обеспечить внесение соответствующих средств поручено Росатому, Минэкономразвития и Минфину.

Ранее в мае президент России Владимир Путин подписал новую доктрину энергетической безопасности страны. Доктрина описывает основные угрозы в сфере энергобезопасности, а также утверждает принципы и цели по ее обеспечению. Среди рисков для энергобезопасности, связанных с внутренними вызовами и угрозами, называется чрезмерная финансовая нагрузка на организации ТЭК в результате увеличения размеров налоговых и таможенных платежей. Один из пунктов предлагаемого плана действий — содействие развитию российской электротехнической промышленности, предприятиям энергомашиностроения и приборостроения.
НАУКА
Концепция гибрида
Российские ученые создали компьютерную модель топливного цикла ториевого гибридного реактора. В качестве источника дополнительных нейтронов в нем используется высокотемпературная плазма, которая удерживается на длинной магнитной ловушке. В исследовании, результаты которого опубликованы в журнале Plasma and Fusion Research, принимали участие специалисты РФЯЦ-ВНИИТФ, Томского политехнического университета и ИЯФ СО РАН.
Схема гибридного реактора на основе плазменной открытой ловушки

Иллюстрация предоставлена Андреем Аржанниковым
Среди преимуществ такого гибридного реактора ученые отмечают умеренную мощность, относительно небольшие размеры, высокую безопасность при эксплуатации и небольшое количество радиоактивных отходов.

Гибридные ядерно-термоядерные реакторы используют одновременно реакции деления тяжелых ядер и синтеза легких, таким образом нивелируя основные проблемы термоядерных установок.

Чтобы эффективно использовать реакцию управляемого термоядерного синтеза для производства энергии, необходимо сначала получить, а затем постоянно поддерживать стабильное состояние плазмы с температурой свыше 100 млн °С. Поэтому создание гибридных реакторов — более легкая задача: в них плазма используется не для получения энергии, а в качестве источника дополнительных нейтронов.

Сегодня уже существуют проекты гибридных реакторов, в которых плазменным источником нейтронов служит токамак. Альтернативой может стать использование в качестве источника дополнительных нейтронов длинной магнитной ловушки, рассказывает главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН, доктор физико-математических наук, профессор Андрей Аржанников: «На начальном этапе при помощи специальных плазменных пушек создается относительно холодная плазма, количество которой поддерживается дополнительной подпиткой газом из атомов тяжелого водорода — дейтерия.

Инжекция в такую плазму нейтральных (атомарных) пучков обеспечивает образование в ней высокоэнергетичных ионов дейтерия и трития, а также поддержание необходимой температуры. Сталкиваясь друг с другом, ионы дейтерия и трития соединяются в ядро гелия, при этом происходит выделение высокоэнергетичных нейтронов. Такие нейтроны беспрепятственно выходят через стенки вакуумной камеры, где магнитным полем удерживается плазма, и, поступая в область с ядерным топливом, после замедления поддерживают протекание реакции деления тяжелых ядер».

В гибридных установках можно заменить до 95% используемого в качестве топлива делящегося урана на неделящийся — сырьевой — торий. В отличие от урана, торий представлен в природе практически одним изотопным состоянием, поэтому он легко и с малыми затратами выделяется из природного сырья. Кроме того, в ториевом цикле при прекращении поступления дополнительных нейтронов от внешнего источника ядерные реакции деления сразу же затухают. Гибридные реакторы на ториевом топливе не способны к «­саморазгону», а значит, более ­безопасны.

«На протяжении всего периода работы установки изотопный состав, а вместе с ним и ядерно-физические свойства топлива меняются — "просчитать» эволюцию ядерного топлива с учетом множества реакций, происходящих в нем, помогает компьютерное моделирование", — рассказал начальник лаборатории РФЯЦ-ВНИИТФ, кандидат физико-математических наук Владимир Шмаков.

Ученые также рассматривают возможность создания экспериментального стенда на реакторной площадке ТПУ, который будет состоять из ториевой топливной сборки и нейтронного источника на основе инженерно-технических решений, уже реализованных на ­открытых ловушках ИЯФ СО РАН.
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ #6_2019