Transcript Рачков В.И., ГНЦ РФ-ФЭИ

ОБЛИК ЗЯТЦ
новая технологическая платформа
В.И. Рачков
ГНЦ РФ-ФЭИ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ЯТЦ – совокупность технологических процессов, необходимых для:
• производства ЯТ первой загрузки АЗ “сжигания” ЯТ в РУ;
• выгрузки ОЯТ из АЗ (для удаления ПД и МА из АЗ);
• целевого обращения с ОЯТ (фракционирование на топливные
нуклиды (Pu, U) и РАО (ПД, МА) или хранение для окончательного
удаления);
• подпитки АЗ делящимися и воспроизводящими нуклидами в
количестве, компенсирующем их “выгорание” при “сжигании” ЯТ;
• хранения и окончательного удаления РАО ОЯТ.
2
ЦЕЛЕВОЕ ОБРАЩЕНИЕ С ОЯТ
1. Захоронение ОЯТ
ОЯТ = РАО
2. Переработка ОЯТ и захоронение его фракций
ОЯТ = РАО = 95% НАО{U} – длительное приповерхностное
хранение + 5% ВАО{МА, ПД} – общее захоронение
3
ЦЕЛЕВОЕ ОБРАЩЕНИЕ С ОЯТ (2)
3. Переработка ОЯТ с рециклом U
ОЯТ = U + РАО
РАО = ВАО{Pu + РЗЭ + (Tc,Np,Am,Cu,I) + ПД} – общее
захоронение
4. Переработка ОЯТ с рециклом U и Pu
ОЯТ = U + Pu + РАО
РАО = ВАО{РЗЭ + (Tc,Np,Am,Cu,I) + ПД} – общее
захоронение
5. Переработка ОЯТ с рециклом U и Pu и
с фракционированием РАО
ОЯТ = U + Pu + РАО
РАО = ТВАО{ПД:Cz,Sr} + ДВАО{ПД:Tc, I} +
ДВАО{MA:Np,Am,Cu) + ВАО{ПД}
4
ОТКРЫТЫЙ НЕЗАМКНУТЫЙ ЯТЦ
(ОТКРЫТЫЙ ЯТЦ)
Ядерный Топливный Цикл
незамкнутый
Добыча Uпр
Добыча Uпр
Добыча Uпр
…
Добыча Uпр
Обогащение Uпр
Обогащение Uпр
Обогащение Uпр
…
Обогащение Uпр
Изготовление
ЯТ из Uоб
Изготовление
ЯТ из Uоб
Изготовление
ЯТ из Uоб
…
Изготовление
ЯТ из Uоб
Сжигание ЯТ в
ЯР
Сжигание ЯТ в
ЯР
Сжигание ЯТ в
ЯР
…
Сжигание ЯТ в
ЯР
Хранение ОЯТ
Хранение ОЯТ
Хранение ОЯТ
…
Хранение ОЯТ
Удаление РАО
(ОЯТ)
Удаление РАО
(ОЯТ)
Удаление РАО
(ОЯТ)
…
Удаление РАО
(ОЯТ)
ЦИКЛ – периодическая реализация одной и той же совокупности
технологических процессов
5
ОТКРЫТЫЙ (КВАЗИ) ЗАМКНУТЫЙ ЯТЦ с КВ < 1
Подготовка
к циклу
Ядерный Топливный Цикл с КВ < 1, замкнутый по
делящимся и воспроизводящим нуклидам
Добыча Uпр
Добыча Uпр
Добыча Uпр
…
Добыча Uпр
Обогащение
Uпр
Обогащение
Uпр
Обогащение
Uпр
…
Обогащение
Uпр
Изготовление
ЯТ из Uоб
Изготовление
ЯТ из Uоб
и ОЯТ
Изготовление
ЯТ из Uоб
и ОЯТ
…
Изготовление
ЯТ из Uоб
и ОЯТ
Сжигание ЯТ в
ЯР
Сжигание ЯТ в
ЯР
Сжигание ЯТ
в ЯР
…
Сжигание ЯТ в
ЯР
Хранение ОЯТ
Хранение ОЯТ
Хранение ОЯТ
…
Хранение ОЯТ
Переработка
ОЯТ
Переработка
ОЯТ
Переработка
ОЯТ
…
Переработка
ОЯТ
Удаление РАО
Удаление РАО
Удаление РАО
…
Удаление РАО
ЦИКЛ – периодическая реализация одной и той же совокупности
технологических процессов
6
ОЯТЦ - определение
ОЯТЦ – ЯТЦ, в котором основной подпиткой АЗ делящимися
нуклидами являются нуклиды обогащённого урана,
а дополнительной (в МОХ-топливе ТР) – делящиеся нуклиды,
извлекаемые из его ОЯТ.
По характеру обращения с ОЯТ ОЯТЦ подразделяется на
незамкнутый, квазизамкнутый и замкнутый.
Незамкнутый ОЯТЦ – ОЯТЦ, в котором ОЯТ является РАО
и подлежит окончательному удалению.
Квазизамкнутый ОЯТЦ – ОЯТЦ, в котором из ОЯТ извлекаются
делящиеся и воспроизводящие нуклиды для производства ЯТ,
а ПД и МА подлежат окончательному удалению.
Замкнутый ОЯТЦ – ОЯТЦ, в котором из ОЯТ извлекаются
делящиеся и воспроизводящие нуклиды для производства ЯТ, а
МА – для “дожигания” (трансмутации) в ЯР (либо в составе ЯТ,
либо в нейтральных матрицах).
7
ЗАКРЫТЫЙ (КВАЗИ)ЗАМКНУТЫЙ ЯТЦ
с КВ > 1 (Uотв) - (ЗАКРЫТЫЙ ЯТЦ)
Подготовка
к циклу
Ядерный Топливный Цикл с КВ > 1,
замкнутый по делящимся и воспроизводящим нуклидам
Добыча Uпр
-
-
-
-
Обогащение
Uпр
-
-
-
-
Изготовление
ЯТ из Uоб
Изготовление
ЯТ из ОЯТ
и Uотв
Изготовление
ЯТ из ОЯТ
и Uотв
…
Изготовление
ЯТ из ОЯТ
и Uотв
Сжигание ЯТ
в ЯР
Сжигание ЯТ
в ЯР
Сжигание ЯТ
в ЯР
…
Сжигание ЯТ
в ЯР
Хранение ОЯТ
Хранение ОЯТ
Хранение ОЯТ
…
Хранение ОЯТ
Переработка
ОЯТ
Переработка
ОЯТ
Переработка
ОЯТ
…
Переработка
ОЯТ
Удаление РАО
Удаление РАО
Удаление РАО
…
Удаление РАО
ЦИКЛ – периодическая реализация одной и той же совокупности
технологических процессов
8
ЗАКРЫТЫЙ (КВАЗИ)ЗАМКНУТЫЙ ЯТЦ
с КВ > 1 (Uпр) - (ЗАКРЫТЫЙ ЯТЦ)
Подготовка к
циклу
Ядерный Топливный Цикл с КВ > 1,
замкнутый по делящимся и воспроизводящим нуклидам
Добыча Uпр
Добыча Uпр
Добыча Uпр
…
Добыча Uпр
Обогащение
Uпр
-
-
-
-
Изготовление
ЯТ из Uоб
Изготовление
ЯТ из ОЯТ
и Uпр
Изготовление
ЯТ из ОЯТ
и Uпр
…
Изготовление
ЯТ из ОЯТ
и Uпр
Сжигание ЯТ
в ЯР
Сжигание ЯТ
в ЯР
Сжигание ЯТ
в ЯР
…
Сжигание ЯТ
в ЯР
Хранение ОЯТ
Хранение ОЯТ
Хранение ОЯТ
…
Хранение ОЯТ
Переработка
ОЯТ
Переработка
ОЯТ
Переработка
ОЯТ
…
Переработка
ОЯТ
Удаление РАО
Удаление РАО
Удаление РАО
…
Удаление РАО
ЦИКЛ – периодическая реализация одной и той же совокупности
технологических процессов
9
ЗЯТЦ - определение
ЗЯТЦ – ЯТЦ, в котором подпиткой АЗ делящимися
нуклидами являются только нуклиды, извлекаемые
из его ОЯТ (возможен в ЯТЦ с КВ > 1)
Остаток, получающийся после извлечения из ОЯТ делящихся и
воспроизводящих нуклидов, состоит из ПД и МА.
По характеру обращения с МА ЗЯТЦ подразделяется на
квазизамкнутый и замкнутый.
Квазизамкнутый ЗЯТЦ – ЗЯТЦ, в котором МА подлежат
окончательному удалению.
Замкнутый ЗЯТЦ – ЗЯТЦ, в котором МА подлежат “пережиганию”
(трансмутации) в ЯР (либо в составе ЯТ, либо в нейтральных
матрицах).
10
КЛАССИФИКАЦИЯ ЯТЦ
Питание
ЯТЦ
РУ
Отходы
ЯТЦ
Рецикл
КВ
Подпитка
ЯТЦ
ОТКРЫТЫЙ ЯТЦ
UнобO2
ТР
ОЯТ
-
<1
Uноб
ПОЛУОТКРЫТЫЙ
ЯТЦ
(UнобPu)O2
UвобO2
ТР
БН-600
ПД, МА
U, Pu
U
<1
Uноб
Uвоб
ПОЛУЗАКРЫТЫЙ
ЯТЦ
(UотвPu)O2
(UотвPu)N
(UотвPu)мет
БР
ПД, МА
U, Pu
>1
Uпр
(Uотв)
ЗАКРЫТЫЙ
ЯТЦ
(UотвPu)O2
(UотвPu)N
(UотвPu)мет
БР
ПД
U, Pu, МА
>1
Uпр
(Uотв)
11
ЭВОЛЮЦИЯ ЯТЦ
открытый ЯТЦ
полуоткрытый ЯТЦ
полузакрытый ЯТЦ
закрытый ЯТЦ
идеальный ЯТЦ
Uпр
Uпр
Uотв, Uпр
Uотв, Uпр
Uпр
ЯТЦ:
обог. пр-во
ТР (КВ<1)
-
ЯТЦ:
обог. пр-во
ТР (КВ<1)
перераб. ОЯТ
рецикл U, Pu
-
ЯТЦ
БР (КВ>1)
перераб. ОЯТ
рецикл U, Pu
-
ЯТЦ:
БР (КВ>1)
перераб. ОЯТ
рецикл U, Pu
рецикл МА
ЯТЦ:
БР (КВ>1)
перераб. ОЯТ
рецикл U, Pu
рецикл МА
Энергия
Энергия
Энергия
Энергия
Энергия
Отвалы
обог. пр-ва
Отвалы
обог. пр-ва
-
-
-
(ОЯТ)захор
-
-
-
-
-
Потери при
перераб. ОЯТ
Потери при
перераб. ОЯТ
Потери при
перераб. ОЯТ
-
ПД(Cs, Sr)хран
ПД(Cs, Sr)хран
ПД(Cs, Sr)хран
-
(MA, Tc, I)захор
(MA, Tc, I)захор
ПД(Tc, I)хран
-
ПД(ост)захор
ПД(ост)захор
ПД(ост)захор
-
ПДутил
12
СУБКЛАССИФИКАЦИЯ ЯТЦ
по уровню фракционирования ОЯТ
ОЯТ
U
95%
(мас)
ВАО
5%
(мас)
Pu
U
Pu
Cs
Sr
98% (акт)
ОТКРЫТЫЙ ЯТЦ
NpAmCmTc- I
Np
Pu
TcI
Am Cm
захорон
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
хран.
захоро
н.
-
-
-
-
-
-
-
-
хран 1
-
хран 1
хран 2
хран.
захорон.
-
-
-
ПОЛУОТКРЫТЫЙ ЯТЦ
-
рецикл
1
MOX ТР
-
рецикл рецикл хран.
1
2
MOX ТР MOX ТР
захорон.
-
-
-
ПОЛУЗАКРЫТЫЙ ЯТЦ
-
рецикл
1
MOX БР
-
рецикл Рецик хран.
1
2
MOX БР MOX БР
захорон.
-
-
-
ЗАКРЫТЫЙ ЯТЦ
-
рецикл
1
MOX БР
-
рецикл рецикл хран.
1
2
MOX БР MOX БР
-
рецикл хран рецикл:
3
дожиг.
MOX
в БР
БР
13
«Хороший» ЗЯТЦ – это:
“Хорошее” ЯТ
“Хорошая” РУ
“Хорошее” обращение с ОЯТ
“Хорошее” обращение с РАО
14
“Хорошее ЯТ” –это:
“Хороший” КВ - это:
→ чуть больше 1???
→ чем больше, тем лучше ???
“Хорошее” выгорание - это:
→ достигнутое???
→ чем больше, тем лучше???
“Хороший” состав - это:
→ “чистое” ЯТ???
→ “грязное” ЯТ???
15
“Хорошая” РУ – это:
“Хороший” теплоноситель - это:
→ натрий???
→ свинец -висмут (эвтектика)???
→ свинец ???
→ пар (сверхкритика)???
“Хорошая” управляемость ЯЦР - это:
→ САЗ, предотвращающая разгон на
мгновенных нейтронах
→ исключение разгона на мгновенных
нейтронах за счёт малого запаса
реактивности
16
“Хорошее” обращение с ОЯТ и РАО – это:
“Хорошая” переработка ОЯТ – это:
“Хорошее” фракционирование ОЯТ - это:
→ фракционирование по группам элементов???
→ фракционирование по элементам???
“Хорошие” отходы переработки – это:
→ достигнутые удельные объёмы НАО???
→ чем меньше НАО, тем лучше???
“Хорошее” обращение с РАО - это:
“Хорошее” фракционирование РАО - это:
→ фракционирование по элементам???
→ фракционирование по группам элементов???
“Хорошие” матрицы - это:
→ стекло???
→ минералоподобные???
“Хорошее” обращение с МА - это:
Удаление в геологические формации с РАО
“Хорошее” дожигание в БР - это:
→ в составе ЯТ???
→ в спец. матрицах???
“Хорошее” дожигание вне энергетического БР - это
→ подкритическом реакторе (ADS)
→ в жидкосолевом реакторе
17
РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТОВ ДЛЯ НОВЫХ ЯДЕРНЫХ
ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЙ (прогнозная схема)
НИОКР
до 2020 г.
Нитрид
ЯТ
ДЕМОНСТРАЦИЯ
до 2020 г.
МОХ
Металл
МОХ
БРЕСТ-300
БН-800
БН-800
БН-1200
MA
БЕСТ- N
БН-800 (экспорт)
БН-1200
БН-1200
СВБР-100
Усоверш. водная
переработка
Усоверш. водная
переработка
Усоверш. водная
переработка
Остекловывание
Остекловывание
Остекловывание
Минералоподобные
матрицы
Хранение
Дожиг в ЯТ БР
Дожиг в ЯТ БР
Поколение 4
2020-2025
2025 - 2030
Минералоподобные матрицы
Хранение
Поколение 3+
2025-2030
Сухая переработка
Дожиг в ADS
ЯЭС
2020-2025
MOX
СВБР-100
Сухая переработка
РАО
Выбор
Материалы в а.з.
БРЕСТ-300
СВБР-100
ОЯТ
до 2030 г.
Прим.
Нитрид
Металл
Материалы в а.з.
РУ
до 2030 г.
КОММЕРЦИАЛИЗАЦИЯ
Хранение
2030
Дожиг в ADS
Поколение 3+
Поколение 3+
Поколение 4
2030
18
К ВОПРОСУ О ДОРОЖНОЙ КАРТЕ РЕАЛИЗАЦИИ ЗЯТЦ (начало)
ПРОЕКТ
ЯТ
Вариант
НИОКР
срок
средст
ва
MOX-табл.
?
?
MOX-вибро
20102014
604,6
ИЗГОТОВЛЕНИЕ
исп.
срок
средст
ва
исп.
ИСПЫТАНИЯ и
ДЕМОНСТРАЦИЯ
срок
средст
ва
НИИАР
20102012
8240
НИИАР
?
?
(2+1)
Оболочка ЯТ
(2+1)
БОР-60
БН-600
БН-800
ВНИИНМ
20162017
9350 млн.
ВНИИНМ
МАЯК
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
20102016
5366 млн.
ОКБМ
?
?
?
?
?
?
БРЕСТ
БЕСТ
20102020
10143,5м
лн.
НИКИЭТ
20162019
15555
млн.
НИКИЭТ
Бел.АЭС
?
?
?
СВБР
20102020
3075 млн.
ГИДРОПРЕ
СС
20102015
10153,2
млн.
АКМЭ
?
?
?
ЭК181 (ф-м)
20102020
ВНИИНМ
?
?
?
?
?
?
ЧС139 (ф-м)
20102020
2934
млн.
ВНИИНМ
?
?
?
?
?
?
Дисперсноупрочнённые
20102020
ВНИИНМ
?
?
?
?
?
?
MNIT
20102017
MMET
?
БН
13914
млн.
срок
формат
БОР-60
БН-800
(3+1)
РУ
установ
ка
ВЫБОР
2020
?
Рекоменда
ция НТС
ГК
2025
Рекоменда
ция НТС
ГК
2020
?
2020
2025
Рекоменда
ция НТС
ГК
19
К ВОПРОСУ О ДОРОЖНОЙ КАРТЕ РЕАЛИЗАЦИИ ЗЯТЦ (продолж)
ПРОЕКТ
Вариант
НИОКР
ИЗГОТОВЛЕНИЕ
ИСПЫТАНИЯ и
ДЕМОНСТРАЦИЯ
ВЫБОР
срок
средс
тва
исп.
срок
средс
тва
исп.
срок
средс
тва
установ
ка
срок
ОЯТ
Пирохимия
20102017
1926,5
млн.
НИИАР
?
?
?
?
?
?
(2+1)
Газофторид
20112020
3975,8
млн.
ВНИИТФ
20102017
3147
млн.
ВНИИТ
Ф
?
?
?
2020
?
форм
ат
Новая водная
РАО
Остекловыв.
20102020
1015,6
млн.
ВНИИХТ
?
?
?
?
?
?
Дожигание в
БР
?
?
?
?
?
?
?
?
?
Дожигание в
подкритич.
ЯР
?
?
?
?
?
?
?
?
?
Дожигание в
жидкосол. ЯР
?
Мин.матрицы
Рекомен
дация
НТС ГК
?
Рекомен
дация
НТС ГК
?
Рекомен
дация
НТС ГК
Обращение в
составе РАО
МА
(3+1)
?
?
?
?
?
?
?
?
20
К ДОРОЖНОЙ КАРТЕ ЗЯТЦ
Из чего
выбираем
ДЕМОНСТРАЦИЯ
Что имеем
Нитрид
ЯТ
Что будет к
2020
Срок выбора
MNIT
2020
Металл
МОХ
MOX
ОЯТ
РАО
MA
БРЕСТ-300
2025
БН-800
2010
БН-1200
Сухая переработка
2020
Усоверш. водная
переработка
Усовверш. водная
переработка
2020
Остекловывание
2010
Минералоподобные матрицы
2020
Хранение
2010
Дожиг в ЯТ БР
2020
Остекловывание
Минералоподобные
матрицы
Дожиг вне БР
MOX
БН-800
2020
Сухая переработка
Дожиг в ЯТ БР
р
и
м
.
2025
БН-800
Хранение
П
2020
БРЕСТ-300
Остекловывание
Экспортный мотив
до 2020 г.
????
Материалы в а.з.
РУ
КОММЕРЦИАЛИЗАЦИЯ
Хранение
-
-
-
????
21
ВНЕШНИЙ ФОН (1)
Новые международные факторы:
• Планы Индии и Китая по коммерциализации РБН и ЗТЦ в
среднесрочной перспективе для массового коммерческого
использования после 2030 года;
• Покупка Китаем 2-х БН-800;
• Сотрудничество Китая с Бельгией в строительстве
пилотного завода по производству МОКС-топлива (6 октября);
• Заявление Франции, Японии, США о трехстороннем
сотрудничестве в области разработки РБН (4 октября 2010)
• Результаты системных исследований долгосрочного
развития АЭ США (Массачусетский университет (сентябрь 2010);
• Результаты 10 лет работы ИНПРО и Генерация 4 по оценке и
развитию различных типов БР и ЗТЦ ( сентябрь 2010);
22
ВНЕШНИЙ ФОН (2)
Противоречивость позиции США.
Консерваторы: Программа GNEP, включала ускоренную
коммерциализацию быстрых натриевых выжигателей с КВ=0.50.7 для решения проблемы ОЯТ, трансуранов и
нераспространения.
Демократы: Выводы исследования Массачусетского
университета:
• Острой необходимости в рецикле Pu и МА из ОЯТ ТР в США
нет (рецикл в БР может снизить количество Pu и МА в отходах, но при
этом увеличивается их содержание в топливном цикле АЭ);
• Необходимо исследовать возможность 100- летнего хранения
ОЯТ ТР;
• Акцент в развитии БР необходим на экономику (БР с жестким
спектром охлаждаемый водой с КВ=1).
23
ВНЕШНИЙ ФОН (3)
Общее в выводах ИНПРО и Генерация 4: приоритет
отдается РБН;
Отличия в выводах ИНПРО и Генерация 4:
Генерация 4: Коммерциализация реакторов 4-го поколения
необходима в долгосрочной перспективе (2040-2050) для замены
выводящихся из эксплуатации ТР. КВ равно или меньше 1.
ИНПРО: Планы по коммерциализации и системные требования к БР и
ЗТЦ могут отличаться:
• В странах планирующих масштабное развитие АЭ (Индия и Китай)
– коммерциализация РБН и ЗТЦ необходима до 2030 года.
Требуются высокие КВ.
• В странах с масштабной АЭ (Франция, Япония, США, Ю.Корея) –
коммерциализация БР и ЗТЦ целесообразно к 2050 году. КВ =1.
России надо определяться со сроками
коммерциализации БР и требованиями.
24
Новая Технологическая Платформа
Атомной Энергетики
25
Содержание
1.Подходы к определению ТП
2. Видение. Цели, задачи НТП.
3.Выбор ЯЭС для НТП.
4.Стратегический план действий.
5.Механизм реализации.
26
Два подхода к определению
«Технологическая Платформа»
1.ТП как синоним понятия технологическая
база/система.
Примеры :
• ТП современной АЭ - технологии ТР и открытого ЯТЦ;
• НТП - «Ядерная энергетическая система на основе БР и ЗЯТЦ»
2. ТП как «коммуникационный инструмент»,
направленный на активизацию усилий
бизнеса, науки и государства по созданию
инновационных «коммерческих продуктов».
Примеры:
•
Различные ТП, направленные на развитие инновационных
технологий в рамках Инициативы ЕС (2002),
•
Технологические Платформы, формируемые по Рекомендации
МЭР России (октябрь 2010)
27
ТП как «инструмент»
В соответствии с подходами ЕС и
рекомендациями МЭР России в ТП
должны определены:
1. Общее (для государства, бизнеса и науки)
видение целей и решаемых задач в рамках ТП по
развитию технологического направления, значимого
для технологической модернизации отрасли и долгосрочного социальноэкономического развития страны.
2. Стратегический план действий, с определением для
ближней и среднесрочной перспектив задач и развилок в реализации
работ в области НИР, демонстраций и коммерциализации технологий
3. Механизм управления и реализации СПД, с
определением источников финансирования, индикаторов управления и
ответственности сторон
28
Содержание
1.Подходы к определению ТП и
структуры ТЗ.
2.Видение. Цели, задачи НТП.
3.Выбор ЯЭС для НТП.
4.Стратегический план действий.
5.Механизм реализации.
29
Видение
• Проблемы государственного уровня
• Проблемы современной АЭ
• Цели и задачи НТП
30
Проблемы государственного уровня
Сырье
1. Чрезвычайно низкая
технологическая
доля в структуре
экспорта. Менее 6%. С\Х сырье и
Машины, оборудование,
товары
2. Низкая доля не
углеводородного
топлива в
энергобалансе.
Около 11% (атом +гидро)
Газ - 55%
Нефть 19%
ГЭС - 6%
АЭС - 5%
Уголь 15%
31
Пределы современной АЭ
Технологическая база АЭ на основе ВВЭР -1200
достаточна для прогнозируемых ЕС-2030 масштабов
строительства АЭС (50-60 ГВт(э)) и экспортных
поставок. Однако потенциал её в решении
долгосрочных стратегических проблем страны
ограничен, из-за:
1. Небольшой сырьевой базы;
2. Накопления значительного количества ОЯТ, которые
в случае отсутствия БР должны быть изолированы как ВАО;
3. Экспортных препятствий, связанных с накоплением в
мире ОЯТ с Pu и переходом в мире на ядерные технологии
нового поколения;
4. Ограниченной сферы применения. (Производство
базовой электроэнергии).
32
Относительный энергетический потенциал
сырьевой базы современной АЭ
Уголь
52,4%
Газ
20,2%
Нефть
21,7%
U-235
5,7%
Ограниченная сырьевая база (U -235) не позволяет
рассматривать современную АЭ в качестве
ключевого ответа на вызовы устойчивому развитию
страны в долгосрочной перспективе.
33
Пределы развития АЭ на базе ВВЭР ОЯТЦ
90
80
70
60
ВВЭР-экспорт
50
40
30
20
ВВЭР
10
РБМК
0
1980
2000
2020
2040
2060
2080
2100
Сырьевой ресурс:
U природный
1 000 000 т.
Отходы:
U обеднённый
ОЯТ
в т.ч. Pu
900 000 т.
100 000 т.
1 000 т.
34
Цель НТП
Создание Новой Технологической Базы (НТБ)
АЭ, обеспечивающей возможность АЭ
сыграть ключевую роль в решении проблем
устойчивого развития страны.
В качестве приоритетной на среднесрочную
перспективу, Президентом России Д.А.Медведевым
перед атомной отраслью поставлена задача –
«формирование не позднее, чем к 2030 году,
принципиально новой технологической базы
атомной энергетики с реакторными установками на
быстрых нейтронах, в развитии технологий которых
Россия является безусловным мировым лидером».
35
Основные задачи для НТП
1.Экспорт. Возможность существенного (в
разы) увеличения экспорта ядерных
технологий и услуг в рамках режима
нераспространения;
2.Сырье. Существенное (более чем на
порядок) расширение сырьевой базы АЭ;
3.Отходы. Существенное (в разы) снижение
объёма и радиотоксичности ВАО в расчете
на единицу производимой энергии;
4.Применение. Существенное расширение
масштаба и сферы применения атомной
энергии.
36
Содержание
1.Подходы к определению ТП и
структуры ТЗ.
2.Видение. Цели, задачи НТП.
3.Выбор ядерно-энергетических
систем (ЯЭС) для развития в рамках
НТП.
4.Стратегический план действий.
5.Механизм реализации.
37
Стадии развития технологии быстрых
натриевых (БН) реакторов
БН-800
(план - 2012г.)
БН-600
(1980г.)
БН-350
(1973г.)
БР-5/10
(1959г.)
38
КИУМ БН-600
100
90
83,53
80,29
80
73,46 74,11
71,76 72,75 72,48
70
КИУМ,%
60
50
77,35
76,43
76,32
75,74
77,75 78,6 77,78 77,49
76,53
73,23
72,97
69,83
80,04
79,89
78,19
76,6 75,89
70,31
65,91
56,51
47,93
40
30
20
10
0
1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
39
Россия – мировой лидер в освоении
технологий БР
В стране 30 лет на БАЭС успешно
работает единственный на сегодня в
мире опытно - промышленный быстрый
реактор БН-600 с натриевым
теплоносителем мощностью 600 МВт(э).
На основе этого уникального опыта:
• разработан и строится прототипный
быстрый реактор БН-800,
мощностью 880 МВт(э);
• проектируется коммерческий
быстрый реактор БН-К мощностью
1200 МВт(э).
БН-800
40
Стадии развития технологии быстрых
свинцово-висмутовых реакторов
АПЛ-705 серийные
(1976-1996гг.)
СВБР-100
(план 2015г.)
АПЛ-705
опытная
(1971г.)
Опытная АПЛ
проекта 645
(1963г.)
Pb-Bi стенд
(1951г.)
41
Россия - мировой лидер в освоении
технологий БР (2)
В стране также накоплен многолетний опыт
эксплуатации реакторной установки
со свинцово - висмутовым теплоносителем
на атомной подводной лодке. На основе
этого опыта сегодня в рамках
государственно-частного партнерства
разрабатывается проект быстрого реактора
СВБР - 100 мощностью 100 МВт(э)
для многоцелевого использования
в региональной энергетике.
Кроме того в России ведутся исследования
на концептуальном уровне по возможности
создания БР на свинцовом теплоносителе.
СВБР-100
42
Российские технологии ЗТЦ
В нашей стране разработаны и продемонстрированы на
опытно-промышленном и экспериментальном уровнях
технологии замкнутого топливного цикла, соответственно :
• водная технология переработки ОЯТ реакторов ВВЭР440 и БН-600 на заводе РТ-1;
• таблеточная технология производства оксидного
смешанного уран-плутониевого топлива (МОКС)
(экспериментальные ТВС прошли успешные испытания
на БН-600).
Кроме этих базовых технологий в стране ведутся работы
по перспективным технологиям производства топлива:
• вибротехнологии производства МОКС – топлива;
• нитридному топливу на основе таблеточного
производства,
а также неводных методов переработки ОЯТ:
• пирохимической технологии;
• газофторидной технологии.
43
Россия. Технологический простор
В России сложилась уникальная ситуация.
Накоплен опыт и ведутся разработки по:
• трем разным типам БР (натриевый, свинцововисмутовый, свинцовый);
• трем разным типам топлива для БР
(таблеточная МОКС, вибро МОКС, нитридное топливо);
• трем разным типам технологии переработки
ОЯТ (водная химия, пирохимия и газофторидная
химия).
Понятно, что доведение каждой технологии до результата
- коммерческого использования - потребует значительных
усилий и времени, а это чревато риском потери лидерства
и денег.
44
Стратегия создания НТБ АЭ
Для успешного решения поставленной президентом
задачи по «формированию не позднее, чем к 2030
году, новой технологической базы атомной
энергетики»
потребуется определить уже в ближайшей
перспективе приоритеты
в освоение преимущественно тех технологий,
которые позволят наиболее эффективно и с
минимальными рисками решить системные
проблемы страны и АЭК.
45
ЯЭС - кандидаты в НТП
Для базовой электроэнергетики:
1. БН-1200; ЗЯТЦ (U-Pu) : Централ.-ный завод по переработке ОЯТ на
основе усов. водной химии; производство «чистого» МОКС топлива;
2. БН(н.п.); ПЯТЦ(U-Pu-MA): Пристанционный ЯТЦ; Сухие методы
переработки ОЯТ; производство «грязного» плотного топлива;
3. БРЕСТ-1200; ПЯТЦ(U-Pu-MA);
4. Супер-ВВЭР с КВ (0.7-0.9) + БР с КВ>1 ЗЯТЦ (U-Pu));
Для региональной энергетики:
5. СВБР- 100; в дополнении к БН ; ЗЯТЦ (U-Pu)
Для целей выжигания МА:
6. ЭЯУ с БР – выжигатель MA; + БР; ЗЯТЦ (U-Pu);
Для производства высокопотенциального тепла:
7. СВТГР с КВ (0.7-0.9) (U-Th); +БР c КВ>1; ЗЯТЦ (U-Pu-U233);
46
Критерии отбора ЯЭС
1. Экономика и безопасность: Сравнение бумажных проектов и не
продемонстрированных технологий по экономике и безопасности не
представляется обоснованным. Все ЯЭС в принципе могут быть доведены до
коммерческого уровня с удовлетворением всех требований по экономичности и
безопасности. Время и затраты на коммерциализацию во многом
зависят от степени технологической готовности ЯЭС:
• Максимальный – Успешно проведена демонстрация элементов
ЯЭС на опытно-промышленном уровне;
• Средний – Выполнено обоснование на расчетноэкспериментальном уровне возможности демонстрации;
• Минимальный – Ведутся НИР по обоснованию возможности
демонстрации;
2. Экспортный потенциал (Макс; Сред; Мин)
3. Потенциал в расширении сырьевой базы АЭ (Макс; Сред; Мин).
4. Потенциал в минимизации ядерных отходов (Макс; Сред; Мин).
47
Развитие технических систем:
Издержки и Прибыль
1. Обоснование на расчетно-экспериментальном уровне возможности демонстрации на
опытно-промышленном уровне ключевых элементов ЯЭС (ЯЭУ; топливо; ОЯТ)
2. Демонстрация на опытно-промышленном уровне ключевых элементов ЯЭС
3. Коммерциализация ЯЭС: строительство малой серии промышленных
ЯЭУ в
комплексе с необходимыми промышленного масштаба предприятиями топливного цикла.
4. Развитие ЯЭС: массовое строительство мощностей в стране и за рубежом;
Усовершенствование.
5. Использование.
6. Вывод
50
4
40
6
6
2
10
1
0
0
Издержки
5
3
20
-10
5
4
30
Прибыль
4
20
40
60
80
100
Время
-20
48
Степень готовности технологий ЯЭС к
коммерциализации (экспертная оценка авторов)
1. До 2030 года может
быть
коммерциализирована
только ЯЭС: БН-1200;
ЗЯТЦ (U-Pu).
Технологии
ЯЭС
ТопливоРеакторная
обеспечение установка
Обращение
с ОЯТ
1. БН-1200; ЗЯТЦ
СРЕД
МАКС
СРЕД
2. БН (н.п.); ПЯТЦ
МИН
МАКС
МИН
3. БРЕСТ-1200; ПЯТЦ
МИН
МИН
МИН
СРЕД
СРЕД
СРЕД
5. СВБР-100;ЗЯТЦ
СРЕД
СРЕД
СРЕД
6. ЭЯУ с БР;
МИН
МИН
МИН
7. СВТГР; ЗЯТЦ(U-Th)
МИН
МИН
МИН
4. Супер-ВВЭР;ЗЯТЦ
2. Коммерциализация СВБР-100 может быть
реализована в период до 2040 года при условии успешной
демонстрации этой технологии на опытно-промышленном уровне до 2030г.
3. Коммерциализация ПЯТЦ, БРЕСТ-1200, ЭЯУ с БР и
СВТГР потребует наибольшего времени, характеризуется максимальными
рисками и может быть реализована после 2040.
49
Оценка потенциала ЯЭС в решении
основных задач НТП
1. Наибольший
экспортный .
потенциал у базовых
АЭС с БН-1200 ЗЯТЦ
и Супер ВВЭР в пакете
с услугами по поставке
топлива и возвратом ОЯТ
для переработки в России
или международных
центрах.
Задачи
Экспорт
Сырье
Отходы
1. БН-1200; ЗЯТЦ
Макс
Макс
Сред
2. БН (н.п.); ПЯТЦ
Сред
Макс
Макс
3. БРЕСТ-1200; ПЯТЦ
Сред
Макс
Макс
Макс
Сред
Мин
Сред
Макс
Сред
Мин
Мин
Макс
Сред
Сред
Сред
ЯЭС
4. Супер-ВВЭР; ЗЯТЦ
5. СВБР-100;ЗЯТЦ
6.
ЭЯУ с БР
7. СВТГР; ЗЯТЦ(U-Th)
2. Экспорт БР с ПЯТЦ ограничен ядерными странами.
3. Экспорт СВБР-100 и СВТГР ограничен сферами
применения (регион.-я энергетика; высокопот. тепло) .
50
Оценка потенциала ЯЭС с БР в решении
основных задач НТП (сырье)
Все типы ЯЭС с БР (БН/БРЕСТ/СВБР) с ЗЯТЦ и ПЯТЦ позволяют сменить
сырьевую базу АЭ с ограниченного U-235 (0.7% природного U) на
практически неограниченный U-238 (99.3%). Такая сырьевая база
открывает перспективы масштабного использования АЭ
для решения проблем устойчивого развития.
Энергетический потенциал запасов различного типа сырья в России
С учетом U-238
Без учета U-238
U-238
85,6%
Уголь
8,0%
Газ
3,1% Нефть
3,3%
Уголь
52,4%
Газ
20,2%
Нефть
21,7%
U-235
5,7%
51
Оценка ЯЭС с БР в решении проблемы
отходов (возможности)
Переработка ОЯТ ТР и БР открывает широкие
возможности надёжного и эффективного решения
проблемы отходов в АЭ:
•Многократный рецикл плутония в системе БР с ЗЯТЦ позволяет в
несколько раз (в сравнении с ТР) снизить удельный объём ВАО в АЭ.
Относительная радиотоксичность
(1/природный уран)
•Создание ПЯТЦ или выжигателей МА (ЭЯУ с БР) в дополнении к ЗЯТЦ
позволит минимизировать удельный объём ВАО в АЭ.
ОЯТЦ
ЗЯТЦ
ПЯТЦ
ЭЯУ с БР
Время (год)
52
Потенциальный рынок для быстрых реакторов.
Долгосрочная перспектива.
По оценкам МАГАТЭ внедрение БР открывает возможность
увеличения доли атомной энергии в глобальном
электропотреблении с современных 16% до 30 и более %, и тем
самым, позволяет сделать АЭ одним из ключевых источников
энергообеспечения устойчивого развития
мировой цивилизации.
Электрическая мощность, ГВт
В рамках международного
проекта ИНПРО были
проведены исследования
высокого сценария развития
глобальной АЭ с БР
с достижением мощности АЭ
до 12 000 ГВт( э) к 2100 г.
ЛВР
ЛВР-М
БР
ВТР
ВТГР-U233
БР (Th)
ЖСР
Структура атомной энергетики для HIGH сценария
53
Индия
Уровень потребления
энергии в стране на
душу населения пока
ещё очень низок.
Планируемый ввод мощностей ЯЭУ
Установленная мощность, ГВт эл.
Индия сегодня имеет
одну из динамично
развивающихся
экономик мира.
ТЭС
ГЭС
Нетрадиционные
источники
АЭС
Всего
Среднемировое потребление
энергии на душу населения
139
105
28
4 3
Годы
Индия планирует к 2050 году построить АЭС мощностью 275 ГВт(э),
большая часть которых будет с БР.
54
Индия. Коммерциализация БР до 2020 года
Индия начала свою программу по БР в 1985 году пуском
экспериментальной установки (40 МВт).
Сегодня страна готовится к пуску прототипного быстрого
натриевого реактора (500 МВт(э)).
До 2020 года планируется построить малую серию таких
реакторов (4-6 блоков) и необходимые предприятия
топливного цикла.
Этап коммерциализации быстрых натриевых реакторов
Индия планирует реализовать на технологиях водной
переработки ОЯТ и изготовления таблеточного
МОКС - топлива.
55
Япония. Новая программа освоения БР
1. Введение
2005
ТЭО
(1999-2005
фин. г.)
Согласование
и отчетность
Экспериментальный БР
JOYO
Обзор (МЕХТ – министерство образования
и науки и АЕС – ядерный центр О-Араи)
Программа разработки топливного цикла быстрых реакторов в Японии
2010
2015
(JFY)
2050
Ввод коммерческих установок
топливного цикла БР
Проект разработки технологии топливного
цикла быстрых реакторов (FaCT)
Решение о выборе технологии
для реактора JSFR (2010 г.)
Оценка экономических характеристик и надежности
2025
НИОКР по инновационным технологиям
Начало эксплуатации демонстрационного БР
и установок его топливного цикла
Проект системы
Установки топливного цикла коммерческого и
демонстрационного БР
Рабочий проект и сооружение
2015
JKFR
Результаты концептуального проекта,
программы необходимых НИОКР
Прототип быстрого бридера
MONJU
НИОКР
на реакторе MONJU
Надежность АЭС
Технология обращения
с натрием
Сотрудничество с различными организациями
Международное сотрудничество (проекты «Поколение-4», INPRO и др.)
Проект разработки технологии топливного цикла быстрых реакторов
Проект разработки технологии топливного цикла быстрых реакторов
56
Япония. Сценарий долгосрочного
развития АЭ
100
Полная мощность около 58 ГВт(э) после 2030 г.
Мощность ЯЭУ, ГВт эл.
80
60
Легководный реактор
(топливо UO2)
40
Легководный реактор
(топливо МОХ)
20
БР
FR
(КВ
1,03)
(BR.= 1.03)
БР
(КВ = 1,1)
0
2000
2050
2100
2150
2200
Годы
57
Французский сценарий развития АЭ
1975
2000
2025
Реакторы
2050
Продление срока
эксплуатации
extension
Парк действующих
реакторов
2075
GenIV
БР 4-го поколения
EPR
Европейский тепловой реактор
Источник: EDF, ENC 2002
Топливный
цикл
Обедненный уран,
регенерир. уран
GenIV
Pu (рецикл в as
МОХ-топливе)
MOX fuel)
Минорные актиниды +
Хранилище
продукты деления --> остеклованные отходы
waste Storage
Топл. цикл
р-ров
4-го пок.
Рецикл в реакторах
4-го поколения
Минорные актиниды --> остеклованные
M.A.--отходы или рецикл
Продукты деления --> остеклованные отходы
58
Предложения по ПРОЕКТАМ НТП трёх
уровней.
МЕГАПРОЕКТ КОММЕРЦИАЛИЗАЦИЯ ЯЭС
БН-ЗЯТЦ – системы с успешно
продемонстрированными элементами;
ПРОЕКТ ДЕМОНСТРАЦИЯ на опытнопромышленном уровне ЯЭУ СВБР-100 технологию прошедшую
экспериментальную проверку;
ПРОЕКТ ОБОСНОВАНИЕ. Расчетные и
экспериментальные исследования в
обоснование технологий следующего
поколения «Прорыв»: БРЕСТ; БН(н.п.); БНВТ; ПЯТЦ; ЭЯУ с БР; СВТГР и др..
59
Содержание
1.Подходы к определению ТП и
структуры ТЗ.
2.Видение. Цели, задачи НТП.
3.Выбор ЯЭС для НТП.
4.Стратегический план действий
(СПД).
5.Механизм реализации и контроля.
60
МЕГАПРОЕКТ«КОММЕРЦИАЛИЗАЦИЯ» Активности:
До 2020 г.:
1. Ввод (2014) и эксплуатация БН-800;
2. Выработка требований и организация производства (с 2017)
таблеточного МОКС топлива для БН-800 и головного блока БН-1200;
3. Выработка требований, проектирование, строительство и ввод
головного блока БН-1200;
4. Выработка требований и отработка на ОДЦ усовер. технологии водной
переработки для ОЯТ ВВЭР; РБМК и БН;
НИР сопровождения: Выработка требований по экономике и безопасности
(глубины выгор. топлива; энергонапряж-ти; КВ; Т выдержки ОЯТ; мощность и
время ввода завода и др.); Разработка материалов.
С 2020 до 2030 г. (при условии успешного выполнения задач 1-4)
5. Выработка требований, строительство и ввод в эксплуатацию
промышленного завода по переработке ОЯТ (ВВЭР, РБМК и БН) и
изготовлению МОКС топлива для реакторов БН-1200;
6. Строительство и эксплуатация малой серии БН-1200
61
МЕГАПРОЕКТ«КОММЕРЦИАЛИЗАЦИЯ» Результаты:
Сохранение и материализация лидерства страны в
развитии натриевых быстрых реакторов:
1. Конкурентоспособная АЭС с БН-1200 для массового
строительства в стране и за рубежом в период 2030-2050 без
ограничений со стороны сырья и отходов.
2. Решение отложенных проблем современной АЭ, связанных с
накоплением ОЯТ ВВЭР и РБМК;
3. Снижение удельной потребности в U прир. и удельного объёма
ядерных отходов в АЭ (пропорционально доле БН);
4. Создание инфраструктуры ЗЯТЦ, обеспечивающей
возможность:
• коммерциализации технологий СВБР, Супер-ВВЭР, СВТГР;
• экспорта ЯЭУ (БН-1200, СВБР, Супер-ВВЭР) с пакетом услуг
по поставке свежего топлива и возврату ОЯТ;
• организации международных центров по обращению с ОЯТ.
62
Ожидаемые зарубежные технологии на
мировых рынках на период 2030-2050.
1.ТР (UOx). Система АЭС с усов. ТР поколения 3+,
мощностью (1000-1800 МВт(э)) на урановом
топливе, с хранением ОЯТ.
США, Ю.Корея
2.ТР (2/3UOx +1/3 МОКС). Система АЭС с усов. ТР
3+, мощностью (1000-1800 МВт(э)); на МОКС
топливе, с хранением МОКС ОЯТ. КВ=0.5; МА
остекловыв-вместе с ПД.
Франция, Япония
3.БН (МОКС). Система АЭС с натриевым БР
большой мощности (1000-1500МВт(э)).
Таблеточное МОКС топливо; Водная переработка
ОЯТ; КВ=1.2;
Индия, Китай?
63
Сравнение параметров топливного цикла
конкурирующих ЯЭС (2030-2050)
Расход U прир.
т/ГВт(э) год
Хранение
ОЯТ,
т/ГВт(э)
Трансураны в ВАО,
кг/ГВтэ год
Pu
МА
ТР (UOx).
150
до 1000
150
50
ТР (2/3UOx
+1/3 МОКС).
90
до 300
70
70
БН (МОКС)
0
до 100
2
50
ЯЭС БН(МОКС) обладает значительными преимуществами во
всех областях ТЦ в сравнении с системами на базе ТР 3+.
Ключевой момент успеха системы БН(МОКС) на рынках - это
достижение приемлемых параметров в области экономики и
безопасности.
64
ПРОЕКТ «ДЕМОНСТРАЦИЯ» СВБР-100
Активности до 2020 г.:
1. Выработка требований, проектирование, строительство и
эксплуатация пилотного блока СВБР-100 на урановом топливе;
2020-2030 г. (при успешном решении задачи №1)
2. Выработка требований, организация производства МОКС
топлива для СВБР в рамках инфраструктуры БН ЗЯТЦ
3. Выработка требований, проектирование и строительство
первых коммерческих СВБР-100 на МОКС топливе;
4. Выработка требований, организация переработки МОКС ОЯТ в
рамках инфраструктуры БН ЗЯТЦ .
Результат: Сохранение и материализация лидерства по БР с
тяжелым теплоносителем:
1. Создание коммерческого блока для региональной энергетики
страны и экспорта в период 2040-2060
2. Создание страховочной для БН технологии БР
65
ПРОЕКТ «ОБОСНОВАНИЕ» ПРОРЫВА
Действия до 2020г.:
1. Расчетно-экспериментальное обоснование и выбор технологий
«Прорыва»:
• Базовые ЯЭУ нового поколения: БРЕСТ или БН усов?
• Технологии ПЯТЦ:«грязное» плотное топливо: нитрид или металл?;
сухая переработка: пирохимия или газофторидная?
• ЯЭУ для произв.-ва высокоп.-го тепла (1000С): БН-ВТ или СВТГР?
• Обращение с Аm: геологич.-я изоляция или выжигание в ЭЯУ с БР?
2. Для выбранных технологий выработка требований и
проектирование опытно- промышленных установок.
Действия в период с 2020 по 2030г.:
3. Строительство и опытная эксплуатация выбранных опытнопромышленных установок технологий «Прорыва»;
4. Выработка требований и проектирование промышленных установок
для коммерциализации технологий «Прорыва» в период до 2040.
66
ПРОЕКТ «ОБОСНОВАНИЕ» ПРОРЫВА
Ожидаемые результаты:
1.Своевременная (к 2050 году на смену БН-1200
ЗЯТЦ) коммерциализация наиболее
перспективных ядерных технологий нового
поколения с улучшенными показателями в
области экономики, безопасности, отходов и
сферы применения.
2.Сохранение лидерства в развитии ядерных
энерготехнологий нового поколения (ЯЭНП).
67
Разрабатываемые зарубежные концепции ЯЭС
поколения 4 для долгосрочной перспективы (2050).
1. АЭС с БН большой мощности 1500МВт(э); КВ=1.05; Усов. табл. МОКС
топливо; Глубокие выгорания. Усов. водная переработка ОЯТ; Твц=46лет. Централизованные заводы ТЦ. Варианты обращения с МА:
рецикл с топливом или выжигание в специальных зонах или
реакторах.
Япония; Франция.
2. АЭС с БН малой или средней мощности; КВ=1.05. Метал. топливо;
Пирохим. переработка ОЯТ; Твц=1 г. Рецикл МА с топливом.
Пристанционный ТЦ.
США; Ю. Корея.
3. АЭС с натриевым БР большой мощности. КВ=1.5 Метал. топливо;
Пирохим. переработка ОЯТ; Твц=1 г. Рецикл МА с топливом.
Пристанционный ТЦ.
Индия; Китай.
4. Усовершенствованный ВТГР для наработки водорода:. Урановое
топливо. Глубокие выгорания. Открытый ТЦ. Захоронение ОЯТ?
США, Франция, Китай, Индия.
5. СКД?; БР с гелием?; БР с тяж. теплоносителем?; ЖСР?
68
НТП - Новый Атомный Проект
Реализация НТП даст возможность стране первой
в мире продемонстрировать все ключевые
технологии ЯЭС: БН и ЗЯТЦ до 2020, а затем
довести эти технологии до коммерческого уровня
до 2030 года, и тем самым:
• обеспечить решение задачи поставленной президентом
по «формированию не позднее, чем к 2030 году, новой
технологической базы атомной энергетики»
• и сохранить лидерство в развитии ключевой
энергетической технологии будущего.
Создание в рамках НТП новой технологической
базы АЭ - по масштабу и важности – может быть
сопоставим с Первым Атомным Проектом по
созданию ядерного щита страны.
69
Структурная схема АЭ существующей и будущей
Существующая
технологическая платформа
Новая технологическая платформа
70
Ресурсные пределы развития АЭ
90
80
70
60
ВВЭР-экспорт
50
40
30
20
ВВЭР
10
РБМК
0
1980
2000
2020
2040
2060
2080
Сырьевой ресурс: U
природный - 1 000 000 т.
Отходы:
U
обеднённый - 900 000 т.
ОЯТ - 100 000 т.
в т.ч. Pu - 1 000 т., п.д.- 5 000т.
2100
На новой технологической
платформе
300
Установленная мощность, ГВт (эл)
На существующей
технологической платформе
250
200
ЯЭНП-экспорт
150
100
ВВЭР-экспорт
ЯЭНП
50
ВВЭР
РБМК
0
Сырьевой ресурс: отходы современной
2040 2060 2080 2100
АЭ (Pu из1980
ОЯТ 2000
ТР; U2020обеднённый)
Годы
Отходы: Продукты деления 1т,/ГВт(э)год
71
Содержание
1.Подходы к определению ТП и
структуры ТЗ.
2.Видение. Цели, задачи НТП.
3.Выбор ЯЭС для НТП.
4.Стратегический план действий
(СПД).
5.Механизм реализации.
72
Существующие активности Росатома в
области НТП
1. В рамках РАЭПК: Строительство БН-800 (2014);
2. В рамках ФЦП ЯРБ ( до 2015 года) : Создание ОДЦ для отработки и
демонстрации усовершенствованных водных технологий переработки
ОЯТ ВВЭР и РБМК
3. В рамках ФЦП ЯЭНП (до 2020):
•
Организация производства МОХ топлива для БН-800 (2017);
•
Проектирование АЭС с БН-1200 (2014);
•
Обоснование, проектирование и строительство СВБР-100 (2018);
•
Обоснование и проектирование и строительство БРЕСТ-300 (2020);
•
Обоснование, проектирование и создание демонстрационных
установок ПЯТЦ по производству нитридного топлива и переработке
ОЯТ водными и сухими методами;
73
Проблемы по МЕГАПРОЕКТу
«Коммерциализация».
1. Не определены сроки и источники финансирования
строительства АЭС с головным блоком БН-1200;
2. Не определены технологии и установка по производству
МОКС топлива для головного блока БН-1200;
3. Не предусмотрена отработка и демонстрация усоверш.-й
технологии водной переработки ОЯТ БН-1200;
Риски:
•
Отсутствие необходимого обоснования для создания в период до
2030 года опытно-промышленной инфраструктуры ЗЯТЦ для
коммерциализации БН-1200 и демонстрации СВБР-100;
•
Уступка лидерства Индии и Китаю в коммерческом освоении БР и
безвозвратная потеря государственных средств, вложенных в
развитие технологий БН и СВБР.
74
МЕГАПРОЕКТ «Коммерциализация».
Предложения по минимизации рисков
1. Предусмотреть финансирование строительства
АЭС с головным блоком БН-1200 из средств,
выделенных на строительство новых ВВЭР 1200. Возможная площадка – БАЭС или ЮУАЭС;
2. Выбрать проверенную таблеточную технологию
и предусмотреть возможность производства
топлива для БН-1200 на организуемом
производстве МОКС топлива для БН-800;
3. Предусмотреть отработку и демонстрацию
усовершенствованной технологии водной
переработки для ОЯТ БН-1200 на ОДЦ в рамках
ФЦП ЯРБ с 2015 года;
75
Проект «Обоснование прорыва»
Проблемы и Риски:
Проблема: Отсутствие необходимого времени и достаточных
финансовых средств в ФЦП ЯЭНП для проведения
обоснования, выбора технологий, проектирования и
строительства в короткий период до 2020 трёх капиталоёмких
технологических установок: БРЕСТ-300; Производство
нитридного топлива; Сухие методы переработки ОЯТ БР.
Риски:
•
Поспешный неоптимальный выбор технологий для
демонстрации;
•
Растрата средств на попытки создать опытно-промышленные
установки для непроверенных технологий;
•
Потеря денег и лидерства в создании ЯЭНП;
76
Проект «Обоснование прорыва»
Предложения по минимизации рисков:
Скорректировать ФЦП ЯЭНП:
1. Отказаться от строительства в рамках ФЦП всех опытно промышленых установок (БРЕСТ-300; Производство плотного нитридного
топлива»; Сухие методы переработки ОЯТ БР).
2. Использовать высвобожденные средства для проведения в период до
2020 года детальных НИР в обосновании выбора «технологий
прорыва»: Базовые ЯЭУ нового поколения: это БРЕСТ или БН нового поколения ?
Плотное топливо: это нитрид или металл?; Лучшая переработка: это пирохимия или
газофторидная, или что-то другое? ЯЭУ для произв.-ва высокоп.-го тепла (1000С): это БНВТ или СВТГР? Обращение с Аm: это геологич.-я изоляция или выжигание в ЭЯУ с БР?
3. Предусмотреть возможность проектирования опытно-промышленных
установок только для обоснованных технологий и только при интересе
к ним со стороны атомной индустрии (пример СВБР).
77
Заключение. Предлагается:
1. НТП по созданию «Новой технологической базы АЭ на основе
технологий быстрых реакторов и замкнутого ядерного
топливного цикла для решения проблем устойчивого развития
страны»
2. В рамках НТП предлагается реализовать три проекта:
•
МЕГАПРОЕКТ «Коммерциализация» - Ключевой проект, направленный на
создание до 2030 коммерческих технологий БН для решения проблем устойчивого
развития страны в среднесрочной перспективе.
•
Проект Демонстрация СВБР-100, направленный на создание до 2040 года
коммерческих установок для региональной энергетики страны и одновременно
страховочной технологии БР
•
Проект «Обоснование прорыва», направленный на подготовку технологий
нового поколения для коммерческого использования во второй половине века.
78