Ценим
ПРОШЛОЕ,
работаем
на БУДУЩЕЕ

Атомная энергетика

Передовые технологические решения в области ядерной энергетики и безопасности

Новый исследовательский реактор МБИР

Многоцелевой исследовательский реактор на быстрых нейтронах.

Многоцелевой исследовательский реактор на быстрых нейтронах

Наиважнейшие экспериментальные исследования по проектам реакторных установок проводятся на исследовательских реакторах (ИР), поскольку только на них  можно в максимальной степени воспроизвести комплексное воздействие повреждающих факторов: нейтронного потока, температуры, коррозионного и механического воздействия теплоносителя. Так было в самом начале использования ядерной энергии, так реализуется и по настоящее время во всех случаях разработки и создания новых установок.

Физико-энергетический институт сосредоточился на проведении таких исследований для энергетических реакторов на быстрых нейтронах, которые, и только они, могут обеспечить человечество энергией на тысячелетия. Инициатором и научным руководителем разработки этого типа реакторов в нашей стране был А.И. Лейпунский. В период 1955–1970 гг. при его огромной поддержке в ФЭИ были созданы критические стенды БР-1, БФС-1, БФС-2 и исследовательские реакторы БР-2 и БР-5 (БР-10 – после модернизации БР-5). В 1969 г. к ним добавился быстрый исследовательский реактор БОР-60, сооруженный в НИИАР при участии ФЭИ.

В 2010 году руководством страны была принята Федеральная целевая программа «Ядерные технологии нового поколения на период 2010–2015 годов и перспективу до 2020 года». Она предусматривала разработку реакторных установок нового поколения повышенной безопасности и улучшенными технико-экономическими показателями:

В инициативном порядке велись разработки высокотемпературного газоохлаждаемого реактора ВТГР и жидкосолевого реактора.

Реализация этих новых труднейших проектов требует огромных экспериментальных исследований на исследовательских реакторах в подтверждение их реальности, надежности, безопасности и экономичности.

Исследовательского реактора со свинцовым теплоносителем в стране не было, к 2002 году были остановлены реакторы БР-2 и БР-10 в связи с исчерпанием ресурса; в 1989 г. истекал проектный ресурс БОР-60. По инициативе НИИАР предполагалась его реконструкция. Однако в ноябре 2007 года на НТС ГК «Росатом» по предложению ФЭИ была принята рекомендация немедленно приступить к созданию более совершенного многоцелевого быстрого исследовательского реактора (МБИР) и отказаться от реконструкции БОР-60. Руководство ГК «Росатом» приняло эту рекомендацию НТС. В 2007 году начались проектные работы с участием главного конструктора – НИКИЭТ, генпроектанта – ВНИПИЭТ, научного руководителя – ФЭИ. Заказчиком нового исследовательского реактора Президентом страны был определен НИИАР, вопреки предварительному намерению руководства ГК «Росатом» построить новый реактор в ФЭИ.

В концепции реактора МБИР было отражено, что будущий реактор создается для проведения широкого спектра реакторных исследований, которые будут включать испытания новых видов топлива и конструкционных материалов в сочетании с различными теплоносителями, решения проблем безопасности, надежности и экономической эффективности проектов перспективных АЭС 3-го и 4-го поколений с быстрыми и тепловыми реакторами.

С этой целью мощность МБИР была определена самой большой среди всех исследовательских реакторов, существующих и проектируемых в то время в мире – 150 МВт. Вместе с принятым натриевым теплоносителем она обеспечит амую высокую для исследовательских реакторов плотность потока быстрых нейтронов – 5,3·1015 н/см2с, что позволит получить за год  интегральное радиационное воздействие на исследуемые материалы до ≤ 40 смещений на атом (сна). А это означает, что радиационное воздействие на образцы материалов будущих быстрых реакторов в 120÷200 сна можно обеспечить на МБИР за 3÷5 лет, а не за 10 лет, как это было бы при наличии только БОР-60.

03.10.2023
МБИР: современная научная база для исследований и обоснования ядерных энергоблоков XXII века. Выступление заместителя научного руководителя ГНЦ РФ-ФЭИ по перспективным тематикам Дмитрия Анатольевича Клинова по теме «МБИР: современная научная база для исследований и обоснования ядерных энергоблоков XXII века» на Молодёжной научно-технической конференции имени Е.П. Славского..

В целях максимально возможной окупаемости сооружения и эксплуатации будущего реактора предполагалось его сооружение в научной организации ГК «Росатом», обладающей опытом эксплуатации исследовательского реактора. В проекте должны быть использованы выверенные инженерные решения по оборудованию и обеспечивающим системам; предусмотрена утилизация тепловой энергии, производство изотопной и радиационно-модифицированной продукции, использование пучков нейтронов в медицинских целях.

Для успешного осуществления предполагаемой программы исследований необходима не только достаточно высокая мощность реактора и высокая плотность потока быстрых нейтронов, но и обширное оснащение исследовательской реакторной установки экспериментальными устройствами. Согласно техническому заданию на реактор, его предполагается оснастить петлевыми установками с расположением экспериментальных каналов в активной зоне реакторной установки, а контуров с теплоносителями, оборудованием и средствами контроля и управления – вне реактора. В активной зоне определяются 3 места расположения экспериментальных каналов этих петлевых установок, а вне реактора будут располагаться контуры петлевых установок с различными теплоносителями – натрий, свинец (свинец-висмут), газ, соли. Согласно проекту в активной зоне располагаются ещё 3 инструментованных облучательных устройства и/или экспериментальных каналов-петель со своими теплоносителями, изолированными от основного натриевого контура. Циркуляция теплоносителей в каналах-петлях либо естественная, либо принудительная. Конструкция инструментованных материаловедческих сборок оснащается измерительными, силовыми, газовыми линиями коммуникаций – до 50 линий. Кроме того, в активной зоне реакторной установки предусмотрены 14 ячеек для неинструментованных материаловедческих сборок и облучательных устройств для наработки изотопов; для этих же целей могут быть использованы все ячейки бокового экрана.

За корпусом реактора в проекте МБИР предусмотрены до 6 горизонтальных экспериментальных каналов для проведения нейтронно-радиографических и других физических исследований.  

На данном этапе началось изготовление корпуса реактора и внутрикорпусного оборудования, на территории НИИАР начаты строительные работы. В связи с изменением типа парогенератора и замены центробежных насосов второго контура на электромагнитные проект дорабатывается и срок ввода МБИР в эксплуатацию сдвигается на несколько лет.

Учитывая уникальность ИЯУ МБИР в сочетании с большими существующими экспериментальными установками НИИАР и огромным опытом по эксплуатации исследовательских реакторов, руководство ГК «Росатом» предложило на 58-й сессии Генеральной Конференции МАГАТЭ в сентябре 2014 года создать в НИИАР на базе МБИР международный центр исследований по проектам будущих перспективных АЭС. Концепция его создания сформирована и обсуждена с рядом стран, включая США, Францию, Южную Корею, Китай, Чехию.