«РОСАТОМ» / АО «ГНЦ РФ – ФЭИ»

Атомная энергетика

Передовые технологические решения в области ядерной энергетики и безопасности

Атомная энергетика

70 лет назад, когда началась эра  атомной энергии мы стояли у истоков. Быстрые реакторы, Первая АЭС, проекты АЭС, ядерное топливо, безопасность АЭС, приборы и системы управления, утилизация ОЯТ, вывод АЭС из эксплуатации  – то, с чего мы начинали и то, что мы делаем сейчас.

В ближайшие 20 лет спрос на электроэнергию будет неуклонно расти.  Это связано прежде всего с развитием новых технологий, изменением приоритетов, например в транспорте. Ожидается, что в ближайшие 20 лет население мира вырастет на 25 процентов и к 2030 году спрос на электроэнергию почти удвоится. Увеличение объема производства и улучшение жизненного уровня значительно повышает  спрос на электроэнергию, но  предъявляет при этом высокие требования к  энергетической безопасности и снижению негативного воздействия на окружающую среду.

  • Доступность атомной энергии – 90%, по сравнению с 34% для ветра и всего 25% для солнечной энергии.
  • Атомная энергетика обеспечивает электроэнергию, не производя больших объемов выбросов углерода, как в случае с ископаемым топливом.
  • Уран, используемый для производства ядерного топлива, имеет стабильные цены и находится в изобилии во всем мире, обеспечивая тем самым высокую степень энергетической безопасности.

Акционерное общество «Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт имени А.И.Лейпунского» один из ведущих научно-исследовательских центров Государственной корпорации по атомной энергии «Росатом». Реакторы на быстрых нейтронах –  основное направление нашей работы:

Мы участвуем в  исследованиях  и разработке новых технологических платформ:

  • «Замкнутый ядерно-топливный цикл с реакторами на быстрых нейтронах».
  • «Технологии атомной энергетики, ядерного топливного цикла, безопасного обращения с радиоактивными отходами и отработавшим ядерным топливом».
  • «Технологии новых и возобновляемых источников энергии, включая водородную энергетику».

Атомные станции малой мощности востребованы на современном этапе освоения Арктики. В рамках программы «Освоение северных территорий»  мы разработали такие установки как

У нас реализованы идеи создания реакторов с прямым преобразованием ядерной энергии в электрическую.

Мы являемся мировым лидером в области использования жидких металлов в качестве теплоносителей в АЭС с быстрыми реакторами, судовых и космических ядерных энергетических установках.

Системы контроля и диагностики для АЭС и ядерных энергетических установок.

Контрольно-измерительное оборудование

Уникальная расходомерная поверочная установка ИРС-М, предназначена для разработки, метрологического обоснования и испытания универсальных расходомерных устройств для широкого класса жидкометаллических теплоносителей: Na, Na-K, Pb, Pb-Bi, Pb-Li, Hg. Электромагнитные преобразователи расхода, разрабатываемые в ФЭИ предназначены для измерения расхода, а также скорости жидких металлов.

Системы высокоэффективной очистки жидкостей и газов для АЭС

Системы высокоэффективной очистки газовоздушных сред от радиоактивных примесей комплексной очистки газовых сред на АЭС от радиоактивных аэрозолей и радиойода в молекулярной и органической формах отличаются высоким коэффициентом очистки, улучшенными аэродинамическими и механическими характеристиками, длительным ресурсом работы.

Высокая удельная активность воды, низкая прозрачность и значительные объемы бассейнов выдержки на АЭС создают потенциальную радиационную опасность обслуживающему персоналу, населению и окружающей среде. Цель одного из наших проектов – cоздание системы мембранной очистки на основе фильтрующих элементов с наноструктурными мембранами, обеспечивающих очистку воды бассейна выдержки отработавших ТВС от нерастворимых продуктов коррозии и механических примесей с тонкостью 0,1-0,2 мкм.

Радиоактивные отходы и отработанное топливо

Экологически-безопасная экономически выгодная сорбционно-мембранная технология кондиционирования жидких радиоактивных отходов (ЖРО) охватывает полный цикл обращения с ЖРО от переработки до окончательной изоляции от биосферы.

Технологии утилизации РАО щелочных теплоносителей быстрых реакторов обеспечивают

  • Кондиционирование отработавших теплоносителей представленными технологиями производится в одну стадию и без выделения взрывоопасных газов (безводородные технологии).
  • В конечном продукте не остается свободных щелочных элементов, все они, как и радионуклиды, прочно связаны в химически-образованных структурах.
  • В результате конечный продукт остается в герметичной оболочке, которая уже является контейнером для транспортировки и первичным барьером при длительном хранении.
  • Объем конечных РАО по отношению к начальному объему не превышает трех раз.

Переработка радиоактивных ионообменных смол в расплаве тяжелых металлов и их оксидов способствует ускорению химических процессов деструкции полимеров за счет плотного контакта реагентов и устойчивого теплообмена в реакционной массе, что позволяет значительно повысить эффективность технологии, обеспечивает пониженный объем газовых выбросов, содержащих токсичные и радиоактивные вещества и газы. Технологическое решение, позволяющее подавать «чистый» окислитель в зону переработки ионообменных смол, без дополнительного введения окислителя извне, обеспечивает значительное уменьшение объема вторичных отходов.

Технологии выделения Am-241 из специфических высокоактивных отходов химико-металлургического производства позволяют организациям-собственникам РАО существенно сэкономить на утилизации РАО, а извлеченный компонент – концентрат 241Am является основой для создания гамма- и нейтронных источников, используемых в оборудовании каротажа нефтяных скважин, в геологических исследованиях и в качестве стартового материала для получения 242sup>Cm.

Расчетные коды

Математическое моделирование физических явлений в элементах оборудования АЭС с применением трехмерных моделей – неотъемлемая часть расчета параметров, харатеризующих состояние безопасности энергоблоков. Аэрозольный модуль КУПОЛ-А, объединенный с теплогидравлическим кодом КУПОЛ-М, позволяет реалистично прогнозировать параметры протекания проектных и запроектных аварий в контейнменте АЭС. КУПОЛ–3D – обосновывать водородную безопасность, коды DINCOR и МАСКА-LM – исследовать широкий круг задач теплогидравлики и массопереноса для разного класса ядерных энергетических установок.

Современные расчетные комплексы двухфазной контурной теплогидравлики, теплогидравлические и гидродинамические расчеты с использованием CFD-кодов, верификация CFD кодов на примере пакета программ ЛОГОС для решения задач атомной энергетики, расчетно-экспериментальные работы по обоснованию характеристик пассивных каталитических рекомбинаторов водорода – это и многое другое входит в спектр наших профессиональных компетенций.