Наноядерная электроэнергетика; проект PIFAHOR

Е.А.Филиппов, д.т.н.,профессор, В.Л.Ломидзе, к.ф.-м.н, вед.н.сотр.

Атомная энергетика нуждается в коренной реконструкции. Существующая администрация Росатома, ведомственные НИИ и Проектные институты расписались в своей административной и научной немощи, пойдя на дополнительное штатное допущение расплава активной зоны АЭС (такого раннее и не предпологалось) и последующего сбора кориума в контейнмент под корпусом АЭС во время ядерной катастрофы…

(Из письма в редакцию)



Произошло две катастрофы планетарного масштаба и множество ядерных аварий и инцидентов, которые случаются почти еженедельно.  
Росатом будучи монополистом в области атомной энергетики сохраняет и закрепляет на грядущие десятилетия научно-техническое отставание в области естественной безопасности и затратности атомной энергетики. Это объясняется тем, что Россия, в том числе и  ведущие государства мира (программа INPRO 4),  до сих пор используют в ядерных реакторах твэльные гетерогенные технологии 50-летней давности, а также взрыво- и пожароопасные теплоносители (вода, натрий), горючие трансформаторное масло и электроизоляцию и не намерены от них отказываться в будущем.
Ядерно–, взрыво– и пожаробезопасная крупномасштабная атомная энергетика предлагается на базе АЭС с гомогенным быстрым реактором–хранилищем PIFAHOR (Prolifertion Inaccessible FAst HOmogeneous Reactor)  и открытым ядерным топливным циклом, эксплуатируемого в течение не менее ста лет (300-500 лет) и эволюционирующего в хранилище радиоактивных отходов (РАО) в застывшей металлической матрице.
Впервые предлагается использовать гомогенное наноядерное МОX–топливо (238U02239Pu02) и (232Th02233U02) в расплаве свинца в режиме самодостаточного воспроизводства ядерного топлива (КВ=>1), при естественном давлении теплоносителя в активной зоне и отборе тепла вне её, а также использовать пожаро– и взрывобезопасные апротонные (не содержащие водород)  перфторированные жидкости и газ для турбинного, трансформаторного и электротехнического оборудования АЭС. Наработка избыточного 239Рu или 233U отсутствует и, следовательно, становится невозможным хищение делящихся ядерных материалов и высокоактивных продуктов деления для создания атомных зарядов  и "грязных" бомб.  
Получение наноядерного МОХ-топлива происходит либо самопроизвольно при нейтронном облучении в  активной зоне реактора механической смеси порошков оксидов урана, плутония или тория в расплаве свинца либо его предреакторным механосинтезом в высокоэнергетических шаровых мельницах размолом смеси указанных порошков в расплаве свинца.

По проекту PIFAHOR становится возможным полностью отказаться от крупномасштабной добычи урана, так как  на складах изотопно-разделительных заводов (ИРЗ) в мире уже хранится ~1500 тыс. т  UF6 (в России около 600 тыс. т) с содержанием 0,3-0,35 % 235U, которого после дообогащения до 3-5 % достаточно для временной работы тепловых АЭС на переходный период в  20-30 лет к быстрой гомогенной атомной энергетике мощностью в 100 и более ГВт (эл.) и её эксплуатации в течение многих столетий на основе громадных запасов сырьевых 238U и 232Th.    
Достигается простейшая и эффективная утилизация оружейного и энергетического плутония (накоплено в мире несколько тысяч тонн), а также таблеток ОЯТ тепловых реакторов после механической разделки облученных тепловыделяющих сборок (ОТВС), которых в хранилищах     содержится более 200 тыс. т.
Запуск ториевого гомогенного бествэльного (232Th02-238U02) цикла с первичным стартом реактора на смеси (235U02-232Th02) обеспечивает переход на бесплутониевую ядерную энергетику.
АЭС после работы в течение нескольких сот лет эволюционирует в хранилище и не потребует снятия с эксплуатации, что по  затратам эквивалентно сооружению новой АЭС.

Для запуска гомогенной быстрой энергетики по Проекту PIFAHOR  нет необходимости сооружать заводы   стоимостью 2-3 $ млд. каждый для изготовления твэльного МОX-топлива и переработки облученного топлива БН, промышленная технология переработки которого отсутствует.
Сооружение 1 ГВт (эл.) АЭС PIFAHOR мы оцениваем в $ 250 млн., а стоимость электроэнергии в 0,4 цент/кВт?час.  
В будущем следует приспособить многие предприятия ЯТЦ АЭС на тепловых нейтронах к обслуживанию гомогенной быстрой атомной энергетики.

Горно-химический комбинат (ГХК, г.Железногорск) с его уникальным научно-техническим потенциалом является идеальным местом для сооружения ядерно-, взрыво- и пожаробезопасной АЭС PIFAHOR.   

Здесь по отечественной технологии сооружен единственный в мире крупнейший подземный ядерно-, взрыво- и пожаробезопасный атомный завод по переработке облученного урана для производства оружейного плутония, безаварийно  действующий под землей в течение 30 лет до настоящего времени на базе апротонного высококипящего нейтронного яда–органического разбавителя гексахлорбутадиена (ГХБД) (Е.А.Филиппов и др. Авторское свидетельство СССР № 57518, 1971г). Работа отмечена Госпремией СССР.
В результате изложенного, нами рассмотрен ядерный топливный цикл АЭС PIFAHOR на базе гомогенного быстрого реактора-хранилище (В.Л.Ломидзе, Е.А.Филиппов. Патент РФ № 2253912, 2005г), проведены его основные расчеты (Приложение №1, на 14 с) и подготовлен проект НИОКР для сооружения АЭС (Приложение №2, на 16 с), который может быть выполнен за 4?5 лет и затраты на него не превысят $ 8?10 млн.

Для притока инвестиций и осуществления проекта в России и других странах необходимо создать международный концерн "NUCEL" (?NUClear ELectricity"или ?НУКЭЛ" ("НУКлидное ЭЛектричество").

назад

Материалы из архива

4.2009 России нужен закон о статусе ядерной оружейной сферы

Сергей Брезкун, профессор Академии военных наукПоследние несколько лет стали временем коренного реформирования правового и структурного облика отечественной атомной отрасли. Сначала Министерство РФ по атомной энергии было опрометчиво преобразовано со снижением статуса в Федеральное агентство по атомной энергии. В 2008 году уже само агентство было ещё более опрометчиво преобразовано в Государственную корпорацию по атомной энергии «Росатом».

9.2007 Ториевый цикл. Выбираем реактор

С.А.Субботин, к.т.н.,  РНЦ «Курчатовский институт»Впервые в этом году в программе  секции   НТС №1 обсуждалась ториевая энергетика. Однако в ФЦП в разделе «Инновации»  ториевая  энергетика  не значится. Это противоречие легко объяснимо.   ФЦП разработана до 2010 года.  А высокотемпературные реакторы,  на которые делают  ставку многие ученые в реализации ториевого проекта,  планируется вводить в эксплуатацию не ранее 2020 года.

9.2006 Стойкая к радиации

Ученые ЦНИИ КМ «Прометей» закончили экспериментальные исследования свойств новой радиационно-стойкой марки стали, так называемой малоактивируемой. По сравнению с используемыми сегодня материалами, эта сталь обладает быстрым спадом наведенной радиоактивности после воздействия нейтронного облучения. Это значит, после вывода из эксплуатации реактора она не будет оказывать столь вредного радиационного воздействия на окружающую среду.