Виртуальная экскурсия к быстрым нейтронам
Что скрывает четвертый ЭНЕРГОБЛОК Белоярской АЭС
Попасть на Белоярскую АЭС без разрешений, допусков, проверок и осмотров невозможно. Это особая зона, стратегический объект, за которым уже много лет следит весь мир. А все потому, что здесь располагаются единственные в мире действующие энергетические реакторы на быстрых нейтронах. Многие верят — за этой технологией будущее атомной энергетики: она безопасна, экологична и экономична.
Мы решили выяснить, как устроена одна из самых мощных атомных электростанций с быстрыми реакторами планеты. Что скрывает атомное сердце Урала, вредно ли такое соседство и кто работает здесь? Ответы на эти и другие вопросы вы найдете в нашей виртуальной экскурсии к быстрым нейтронам.
Мы решили выяснить, как устроена одна из самых мощных атомных электростанций с быстрыми реакторами планеты. Что скрывает атомное сердце Урала, вредно ли такое соседство и кто работает здесь? Ответы на эти и другие вопросы вы найдете в нашей виртуальной экскурсии к быстрым нейтронам.
Ядерная физика — вещь непростая, и, чтобы вы не заскучали, мы решили добавить немного азарта. Вашим проводником в мир Белоярской АЭС станет белка — не удивляйтесь, животные прекрасно чувствуют себя рядом с атомной электростанцией. Как это бывает в природе, белка должна собрать орехи по пути следования — найдите их все, чтобы с гордостью называться знатоком атомной энергии.
энергоблок № 4
Здесь начинается наш путь к быстрым нейтронам. По этой же дороге на атомную электростанцию попадают ее сотрудники, работники Института реакторных материалов или других предприятий, расположенных в зоне безопасности АЭС, экскурсанты и делегации, в том числе иностранные.
Вход на БАЭС
Технология получения энергии на нашей АЭС очень непростая, пока в мире никто не может повторить наши достижения. Энергоблок БН-600 успешно трудится уже более 40 лет. Другие страны понимают перспективы и начали строительство реакторов на быстрых нейтронах. Но таких наработок ни у кого нет. В Китае строят реакторы с поддержкой Росатома.
Валерий Шаманский,
заместитель главного инженера по безопасности и надежности
заместитель главного инженера по безопасности и надежности
„
забрать орех и продолжить
По дороге к промплощадке атомной станции вы пройдете мимо лесопарковой территории. Радиационный фон рядом с Белоярской АЭС — на естественном, природном уровне. Сотрудники станции регулярно проводят замеры, чтобы убедиться, что все показатели в норме и окружающая среда не страдает. В районе расположения атомной станции — так называемой зоне наблюдения — они изучают воздух, снег, почву, травы, ягоды — все пробы проходят контроль. Как доказательство — в окрестных лесах живет значительная популяция белок, зайцев и бобров. А в Белоярское водохранилище отводится теплая вода, оставшаяся после процесса выработки электроэнергии. В устье водоотводящего канала разводят карпов и множество ценных пород рыб, включая осетровых. Сегодня это место прогулок всех горожан.
Зеленый оазис в зоне безопасности АЭС
забрать орех и продолжить
На расстоянии двух километров от действующего четвертого реактора находятся два первых. Первый блок БАЭС начал работу в 1964 году, через три года был запущен второй. Это были первые «классические» энергоблоки с канальными реакторами: топливом в них служил уран-235, теплоносителем была вода. Сегодня на таком принципе работает большинство атомных электростанций в мире, только реакторы у них водо-водяные. Ядерная реакция в них осуществляется на медленных (тепловых) нейтронах. Поэтому такие реакторы называют тепловыми или медленными.
Сегодня первые энергоблоки остановлены, их готовят к выводу из эксплуатации. Первый блок был остановлен в 1981 году, второй — в 1989-м. Отработавшее ядерное топливо выгружено из реакторов. Здание, где они располагались, полностью демонтируют через пару десятков лет.
Сегодня первые энергоблоки остановлены, их готовят к выводу из эксплуатации. Первый блок был остановлен в 1981 году, второй — в 1989-м. Отработавшее ядерное топливо выгружено из реакторов. Здание, где они располагались, полностью демонтируют через пару десятков лет.
Первые реакторы
забрать орех и продолжить
Кстати, а вы знаете, как назывались первые два реактора?
В 1980 году на БАЭС появился третий реактор, но уже на быстрых нейтронах. Он получил название БН-600 — «быстрый натриевый», а 600 мегаватт — его мощность.
Сегодня третий энергоблок — единственный в мире энергоблок с быстрым реактором промышленного уровня мощности, который успешно работает так долго. Он стал прототипом для четвертого, самого мощного быстрого реактора. Но и третий блок гарантированно будет работать до 2025 года. Сейчас специалисты станции готовятся получить разрешение на работу этого блока до 2040 года.
Сегодня третий энергоблок — единственный в мире энергоблок с быстрым реактором промышленного уровня мощности, который успешно работает так долго. Он стал прототипом для четвертого, самого мощного быстрого реактора. Но и третий блок гарантированно будет работать до 2025 года. Сейчас специалисты станции готовятся получить разрешение на работу этого блока до 2040 года.
Третий энергоблок БН-600
забрать орех и продолжить
Белоярское водохранилище — самое крупное в Свердловской области, его площадь — почти 40 км2, максимальная глубина — 22 метра, а объем воды — 265 млн м3.
Мало кто знает, но это искусственный водоем, который был создан специально для Белоярской АЭС — в 1956 году реку Пышму перекрыли плотиной.
Мало кто знает, но это искусственный водоем, который был создан специально для Белоярской АЭС — в 1956 году реку Пышму перекрыли плотиной.
Белоярское водохранилище
Сегодня это одно из самых популярных мест для отдыха на природе: здесь купаются, загорают, собирают грибы и ловят очень вкусную рыбу. Тем более что Белоярская АЭС ежегодно выпускает в водоем сотни тысяч мальков толстолобика.
забрать орех и продолжить
На водохранилище каждое лето проходят соревнования по спортивной рыбалке, парусному и водно-моторному спорту. А на берегу устраивают музыкальные фестивали.
А вот и четвертый энергоблок Белоярской АЭС и его сердце — реактор БН-800. Подобных в мире больше не существует. Размеры здания впечатляют. В высоту — не меньше 20-этажного дома, по площади — как несколько самолетных ангаров. Кстати, о самолетах: здание настолько укреплено, что выдержит даже падение авиалайнера и семибалльное землетрясение.
Реакторный зал
Проверим вашу внимательность. Какое топливо используют в БН-800?
забрать орех и продолжить
Здесь тепло от ядерной реакции используют, чтобы превратить огромные объемы воды в пар. Так ядерная энергия, превращенная в энергию тепла, вновь трансформируется — в энергию пара.
Парогенератор
Как вы думаете, какую часть электроэнергии Свердловской области вырабатывает БАЭС?
забрать орех и продолжить
Здесь энергию пара превращают в электричество. Практически весь зал занимает уникальная огромная турбина, сделанная на заказ специально для БН-800 на Ленинградском металлическом заводе. Ее мощность — 885 мегаватт. Ротор турбины длиной 40 метров и весом 270 тонн вращается со скоростью 3000 оборотов в минуту. К турбине ведут трубы от парогенератора. Через нее каждый час проходит более 3000 тонн пара температурой около 500 °С.
Пар вращает турбину. Она, в свою очередь, вращает ротор генератора, а вокруг него создается электромагнитное поле. Так и получается электричество. Здесь вырабатывается порядка 7 миллиардов киловатт-часов электроэнергии за год.
Пар вращает турбину. Она, в свою очередь, вращает ротор генератора, а вокруг него создается электромагнитное поле. Так и получается электричество. Здесь вырабатывается порядка 7 миллиардов киловатт-часов электроэнергии за год.
Турбинный зал
забрать орех и продолжить
На подстанцию «Курчатовская» заведены семь линий электропередачи. Три из них — напряжением 500 кВ: до подстанций «Южная» (Екатеринбург), «Шагол» (Челябинск) и «Исеть» (Свердловская область). Еще четыре ЛЭП — напряжением 220 кВ. Новая подстанция, кроме непосредственной выдачи мощности энергоблока БН-800, повысила надежность и устойчивость Свердловской энергосистемы.
подстанция
Подстанция «Курчатовская» спроектирована так, что готова выдавать мощность и будущего энергоблока № 5 с реактором БН-1200 Белоярской АЭС. А еще тут установлен бюст Курчатова.
забрать орех и продолжить
Подстанция «Курчатовская» — еще одна из достопримечательностей Белоярской АЭС и ключевой объект всей региональной энергосистемы.
А это мозги энергоблока — блочный пункт управления, откуда контролируется весь энергоблок: от ядерной реакции, передачи тепла, нагрева воды до вращения генератора. Отсюда же сотрудники управляют, например, автоматической загрузкой и выгрузкой топлива в реактор. Эти процессы контролируют дистанционно, в реакторном зале в этот момент никого нет. Тысячи лампочек отмечают нормальную работу станции. Если что-то пойдет не так, сигнализация даст об этом знать, загорится лампочка соответствующего блока и оператор сможет быстро понять, что нужно сделать. Следят за реактором круглосуточно. А руководит коллективом одной из вахт самый молодой начальник смены станции за всю историю БАЭС Андрей Смелов.
Блочный пункт управления
Как считаете, сколько человек контролирует работу энергоблока?
забрать орех и продолжить
„
У меня отец атомщик, строил Крымскую АЭС. Потом переехал в Заречный, был занят на БН-600. Я других вариантов для себя не рассматривал. Выучился на атомщика в Екатеринбурге. Устроиться на работу проблемы нет, новые блоки строят в России, а специалистов не так много. Безработица атомщику точно не грозит.
Работа очень интересная. Когда блок строился, я участвовал во всех стадиях монтажа, строительства, пусконаладки. Было очень интересно. Сейчас ты понимаешь, что делаешь важное дело. Для меня как для молодого специалиста есть возможность карьерного роста. Факт: Россия занимает первое место в мире в области энергетики. Испытываешь гордость от того, что занимаешься этим делом. Атомщик — звучит гордо.
Все мои знакомые уже знают, что такое атомная энергетика. Но новые знакомые удивляются.
Работа очень интересная. Когда блок строился, я участвовал во всех стадиях монтажа, строительства, пусконаладки. Было очень интересно. Сейчас ты понимаешь, что делаешь важное дело. Для меня как для молодого специалиста есть возможность карьерного роста. Факт: Россия занимает первое место в мире в области энергетики. Испытываешь гордость от того, что занимаешься этим делом. Атомщик — звучит гордо.
Все мои знакомые уже знают, что такое атомная энергетика. Но новые знакомые удивляются.
Андрей Смелов,
начальник смены станции, отвечающий за четвертый блок БН-800
начальник смены станции, отвечающий за четвертый блок БН-800
Я со смехом отношусь к этому, объясняю, что у нас нет трехголовых и шестипалых людей. Радиационный фон у нас намного ниже, чем в Екатеринбурге.
Вся радиация — внутри герметичных границ, куда люди во время работы блока доступа не имеют. И еще не было случаев, чтобы кто-то получил недопустимую дозу.
Сотрудники Белоярской АЭС
забрать орех и продолжить
Сегодня на станции работает более 2600 человек. Более 70% из них — с высшим образованием. Вузы-партнеры Белоярской АЭС — это Уральский федеральный университет, Уральский государственный горный университет, Томский политехнический университет, Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ и его филиалы.
Самые востребованные профессии прямо сейчас: электрослесарь, оператор реакторного отделения, машинист-обходчик, дозиметрист, электроник, программист, специалист отдела закупок. Но вообще на АЭС нужны люди самых разных профессий. Так, в отделе централизованного ремонта есть свой кузнец, который может быстро изготовить нетиповую деталь.
Самые востребованные профессии прямо сейчас: электрослесарь, оператор реакторного отделения, машинист-обходчик, дозиметрист, электроник, программист, специалист отдела закупок. Но вообще на АЭС нужны люди самых разных профессий. Так, в отделе централизованного ремонта есть свой кузнец, который может быстро изготовить нетиповую деталь.
Именно здесь и происходит контролируемая ядерная реакция. Корпус реактора — огромный цилиндр высотой 16 метров. Для безопасности его сделали по принципу матрешки: основной корпус вложен в страховочный. Оба изготовлены из нержавеющей стали. Это дополнительная защита от протечки теплоносителя.
Корпус реактора
В самом центре корпуса реактора — активная зона. Туда помещают тепловыделяющие сборки — трехметровые «пучки» стержней из нержавеющей стали. Внутри топливо реактора — уран и плутоний. Но никто не видит и тем более не касается радиоактивных элементов. Сборки герметично запаяны. Каждая помещается в реактор на полтора года.
Здесь уран бомбардируют быстрыми нейронами. Это невероятно крохотные элементарные частицы, строительные «кирпичики» атомов. Ядерная реакция происходит внутри тепловыделяющих сборок: при попадании нейтрона в ядро урана оно делится на осколки с образованием новых нейтронов. Происходит высвобождение огромного количества энергии. В этом и заключается контролируемая ядерная реакция. Полученная энергия нагревает топливо до 1500 градусов.
Энергия тепловых нейтронов «гасится» в замедлителе — воде, которая от этого нагревается. Энергия же быстрых нейтронов «гасится» при столкновении с ядрами урана в других теплосборках и поглощается внутри реактора.
Здесь уран бомбардируют быстрыми нейронами. Это невероятно крохотные элементарные частицы, строительные «кирпичики» атомов. Ядерная реакция происходит внутри тепловыделяющих сборок: при попадании нейтрона в ядро урана оно делится на осколки с образованием новых нейтронов. Происходит высвобождение огромного количества энергии. В этом и заключается контролируемая ядерная реакция. Полученная энергия нагревает топливо до 1500 градусов.
Энергия тепловых нейтронов «гасится» в замедлителе — воде, которая от этого нагревается. Энергия же быстрых нейтронов «гасится» при столкновении с ядрами урана в других теплосборках и поглощается внутри реактора.
Топливо
Теперь тепло нужно передать дальше — для этого в любом реакторе есть так называемый теплоноситель. В Белоярском четвертом блоке это жидкий натрий. Тонна вещества окружает активную зону реактора, принимает тепло и передает его дальше — на теплоноситель следующего контура. После чего нагретый до 500 градусов теплоноситель попадает в парогенератор.
Теплоноситель
Четвертый реактор БАЭС обладает уникальной системой безопасности. При любом отклонении от нормы он сам останавливает ядерную реакцию. В постоянно движущемся жидком натрии плавают, как поплавки, специальные стержни. Если движение натрия остановилось, они буквально тонут — закон всемирного тяготения никто не отменял. Стержни поглощают свободные нейтроны. Без них ядерная реакция останавливается.
Неслучайно теплоносителем на БАЭС выбрали натрий, а не воду, как было ранее. Большая теплоемкость натрия не позволит реактору перегреться, даже если он на несколько дней останется без охлаждения. А сам натрий никогда не закипит.
Внутри корпуса реактора смонтировано устройство «Поддон», которое в случае необходимости удержит топливо.
Неслучайно теплоносителем на БАЭС выбрали натрий, а не воду, как было ранее. Большая теплоемкость натрия не позволит реактору перегреться, даже если он на несколько дней останется без охлаждения. А сам натрий никогда не закипит.
Внутри корпуса реактора смонтировано устройство «Поддон», которое в случае необходимости удержит топливо.
Безопасность
Самое главное отличие быстрого реактора от реакторов предыдущего поколения — топливо. Сейчас все АЭС работают на уране-235, но в природном сырье его менее 1%. Быстрый же реактор может использовать уран-238 — это самая распространенная разновидность элемента, природный уран на 99% состоит из нее.
И здесь начинается самое интересное. При обстреле нейтронами в быстром реакторе уран-238 превращается… в плутоний, который после специальной обработки можно снова использовать в качестве топлива в ядерных реакторах. Таким образом, один быстрый реактор может снабжать топливом четыре тепловых. А отработанное в тепловых реакторах топливо после специальной обработки снова попадает в быстрый реактор, и таким образом цепочка замыкается. Все это позволяет создать замкнутое топливное кольцо, где уран будет использоваться безостановочно. Ядерная энергетика при этом станет практически безотходной!
Если перевести это на обывательский язык, быстрый реактор — печь, в которой дрова, сгорая, производят новые дрова.
И здесь начинается самое интересное. При обстреле нейтронами в быстром реакторе уран-238 превращается… в плутоний, который после специальной обработки можно снова использовать в качестве топлива в ядерных реакторах. Таким образом, один быстрый реактор может снабжать топливом четыре тепловых. А отработанное в тепловых реакторах топливо после специальной обработки снова попадает в быстрый реактор, и таким образом цепочка замыкается. Все это позволяет создать замкнутое топливное кольцо, где уран будет использоваться безостановочно. Ядерная энергетика при этом станет практически безотходной!
Если перевести это на обывательский язык, быстрый реактор — печь, в которой дрова, сгорая, производят новые дрова.
Будущее ядерной энергетики
Замкнутый топливный цикл неизбежен. Не только газ и уголь, но и уран — исчерпаемый ресурс. А если цикл замкнуть и включить в него весь отвальный уран, его хватит на долгие столетия. Плюс это экологичнее и безопаснее.
Валерий Шаманский,
заместитель главного инженера по безопасности и надежности
заместитель главного инженера по безопасности и надежности
„
Третий и четвертый блоки Белоярской АЭС по своей сути являются опытно-промышленными. В ближайших планах — строительство пятого блока — БН-1200. Этот проект может стать образцом для серийного строительства быстрых реакторов по всей стране и по всему миру. Осталось лишь попасть в федеральную дорожную карту на строительство.
Белоярская атомная станция — предприятие, уникальное не только в России, но и во всем мире, ведь на площадке именно нашей станции впервые были запущены в промышленную эксплуатацию реакторы АМБ, ставшие прототипом серийных канальных реакторов, а наши знаменитые реакторы БН-600 и БН-800 до сих пор не имеют аналогов в других странах. Работать на АЭС, которая использует самые прорывные технологии, не только почетно, но и очень ответственно.
Иван Сидоров,
директор Белоярской АЭС
директор Белоярской АЭС
„
