«РОСАТОМ» / АО «ГНЦ РФ – ФЭИ»

Атомная энергетика

Передовые технологические решения в области ядерной энергетики и безопасности

Новый исследовательский реактор МБИР

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 самую 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.

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.