Холод жидкого металла

14 июля 2008, 00:00

На прошлой неделе директор по энергетическому машиностроению холдинга «Русские машины» Владимир Петроченко заявил, что его компания интересуется технологиями свинцово-висмутового быстрого реактора небольшой мощности и готова развивать их вместе с Росатомом.

Понять заинтересованность бизнеса в небольших ядерных реакторах нетрудно, достаточно поглядеть на карту России — около двух третей ее территории находится в так называемой зоне децентрализованного энергоснабжения. По-простому: там нет постоянных источников электроэнергии. Между тем в регионах с проблемным электроснабжением растет активность наших компаний, ведь именно здесь расположились почти все крупные неразработанные месторождения полезных ископаемых. Затевать возведение больших станций, в которых вес только основного оборудования составляет десятки тысяч тонн, в местах, удаленных порой на тысячи километров от инфраструктуры, себе дороже. Да и на одно только строительство необходимо завезти и обустроить тысяч людей.

Лучше взять надежный блочный реактор, привезти его по частям на место, собрать и запустить в эксплуатацию при минимуме людей и обслуживания. Ближе всего по характеристикам к таким реакторам силовые установки атомных подводных лодок и других судов военного и гражданского морских флотов. Такие реакторы проработали многие тысячи реакторо-лет, достигли почти идеальной надежности (силовая установка для АПЛ «Курск» выдержала чудовищный внешний взрыв и после подъема затонувшей лодки была в рабочем состоянии), требуют минимального вмешательства во время эксплуатации. Основу реакторного парка в морском флоте составляют водно-водяные (ВВР) реакторы, которых Ижорские заводы наклепали в советское время не менее 150 штук, еще пару десятков — для восьми наших ледоколов и одного лихтеровоза — собрал Горьковский машиностроительный завод. Опыт создания и эксплуатации водно-водяных реакторов как раз и объясняет выбор реакторной установки КЛТ-40с для продвигаемого Росатомом и трудно идущего проекта плавучего энергетического блока. Электростанции на базе двух таких реакторов общей мощностью около 80 МВт предполагается построить на арктических побережьях России, в том числе там, где идут разработки шельфовых углеводородных месторождений.

Тем не менее у проверенных ВВР с точки зрения автономного существования небольшой АЭС есть и недостатки — необходимость объемного высокопрочного корпуса, зависимость от обильных источников воды. Вероятно, поэтому выбор «Русских машин» пал на так называемые быстрые реакторы со свинцово-висмутовым охлаждением. Особенностью быстрых реакторов является небольшой объем активной зоны (где происходит ядерная реакция) с очень плотным энерговыделением. Для отвода этого тепла к парогенератору вода в качестве теплоносителя уже не подходит. В единственной российской (и нескольких зарубежных экспериментальных) промышленной электростанции с быстрым реактором БН-600 для отвода тепла из активной зоны используется жидкий натрий. Возможность огромного выделения энергии и высокая «естественная» безопасность таких реакторов привлекли и военных. Но натрий горит при контакте с водой, и для вывода энергии из еще более сжатой в объеме активной зоны в условиях подлодки решили использовать жидкометаллические сплавы. Впервые такой реактор испытали в 1962 году на АПЛ К-27 класса «Акула», погибшей в 1968 году, позже была создана «Альфа». Именно благодаря такому реактору «Альфы» могли развивать почти торпедную скорость в 45 узлов. Но из-за многих технологических проблем свинцово-висмутовые АПЛ вывели из эксплуатации.

Теперь эти проблемы предстоит решать и разработчикам мирного реактора — интенсивный нейтронный поток предъявляет особые требования к конструкционным материалам. К примеру, обычная сталь под его воздействием «распухает» (ее плотность снижается в десятки раз). Понятно, что огромные трудности связаны с особым теплоносителем — жидким металлом, перед которым отступили даже не интересующиеся экономикой военные. Но у этого проекта есть кроме военного и мирный задел: в 1980–1990-х годах в Научно-исследовательском и конструкторском институте энерготехники, где разрабатывались и жидкометаллические реакторы АПЛ, шла работа над БРЕСТом (быстрый реактор естественной безопасности), где в качестве теплоносителя также выступает сплав на основе свинца. Но и этот проект существует пока только на бумаге.