Присоединиться к проекту
О проекте

Исследовательские реакторы в мире

    Исследовательские реакторы внесли значительный вклад в развитие ядерной науки и технологий за последние полстолетия.
    На сегодняшний день мы подошли к моменту, когда большая часть исследований, осуществимых на уровне имеющихся исследовательских реакторов, уже выполнена. Инновации и новые исследования требуют новых инструментов и более мощных реакторных комплексов на базе высокопоточных реакторов с лабораториями для послереакторных исследований.
    Но мировой парк исследовательских реакторов неизбежно стареет: многие приближаются к 50-летнему рубежу, означающему, что значительная часть эксплуатируемых устнановок в течение пары десятилетий будет остановлена. Возраст большинства европейских материаловедческих реакторов будет близок или превысит 60 лет к 2020 году.

    Среди строящихся исследовательских комплексов преобладают реакторы средней и малой мощности и, соответственно, незначительного нейтронного потока. Лишь два сооружаемых реактора (JHR и МБИР) имеют заметно более высокий поток в т.ч. быстрых нейтронов.
    Реакторы на быстрых нейтронах крайне малочисленны: на сегодня функционируют российский БОР-60 (60MВт), схожий по параметрам молодой китайский CEFR, а также индийский FBTR (40MВт).
    Из новых проектов быстрыми реакторами являются строящийся МБИР и проект свинцово-висмутового реактора с акселератором MYRRA находящийся на этапе проектирования, которому в дальнейшем потребуются экспериментальные мощности для перехода к стадии строительства.
    Для проведения исследований могут быть использованы демонстрационные реакторы серии БН, но будучи для них не адаптированными, необходимо “подстраивать” исследовательскую программу под план работы реактора. Альтернативной экспериментальной базой могут послужить и реакторы на тепловых нейтронах, но их возможности существенно ограничены.
    Так, без обновления парка высокопоточных реакторов с достаточным потоком быстрых нейтронов в течение пары десятилетий ядерная наука может начать ощущать серьезную нехватку инструментария…

Ядерные энерготехнологии нового поколения

В 2010 году постановлением Правительства РФ № 50-п была утверждена Федеральная целевая программа «Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010–2015 годов и на перспективу до 2020 года».

Суть программы заключается в создании новой технологической платформы ядерной энергетики, основой которой является переход на замкнутый ядерный топливный цикл с реакторами, работающими на быстрых нейтронах. Главным инфраструктурным проектом программы является сооружение в АО «ГНЦ НИИАР» нового многоцелевого быстрого исследовательского реактора МБИР.

Целью сооружения МБИР является создание высокопоточного исследовательского реактора на быстрых нейтронах с уникальными потребительскими свойствами для реализации следующих задач: проведение реакторных и послереакторных исследований, производство электроэнергии и тепла, отработка новых технологий производства радиоизотопов и модифицированных материалов.

Дорожная карта проекта МБИР

 

 

 

 

Исследовательская реакторная установка

    • ИЯУ МБИР включает в свой состав реакторную установку с двумя натриевым контурами охлаждения и третьим пароводяным контуром, паротурбинную установку, транспортно-технологические системы, петлевые установки, вертикальные и горизонтальные экспериментальные каналы, комплекс исследовательских защитных камер, лабораторный комплекс.

    Для выполнения исследований в реакторе МБИР предусмотрены следующие экспериментальные объёмы, размещаемые в корпусе реактора:

  • петлевые каналы для моделирования условий работы активных зон ядерных энергетических установок с различными теплоносителями;
  • установки типа «канал-петля» (или автономный канал) с различными видами теплоносителей;
  • инструментованные материаловедческие сборки для испытания топливных, поглощающих и конструкционных материалов;
  • неинструментованные материаловедческие сборки;
  • неинструментованные сборки для наработки изотопов.
  • Установка «канал-петля» – автономный канал с обеспечением и поддержанием заданных термодинамических параметров теплоносителя и охлаждения твэлов за счёт естественной или принудительной циркуляции теплоносителя, организованной в пределах канала, с выводами измерительных кабелей и коммуникаций из реактора.

 

Международный Центр Исследований (МЦИ МБИР)

    Госкорпорация «Росатом» призывает к созданию международного партнерства на базе нового реактора МБИР.

IRC rus

    Веский аргумент – избыточность потенциала для одного пользователя, даже столь продвинутого в области новых технологий, как Россия, параллельно с капиталоемкостью и высокими операционными расходами, что не позволяет рассматривать вариант недозагрузки как приемлемую опцию.
    Многофункциональный высокопоточный реакторный комплекс невозможно создать в малом масштабе или на модульной основе, поэтому высокая стоимость строительства неизбежна. Что возвращает к идее, уже давно продвигаемой МАГАТЭ, о формировании «центров компетенций», в которых один реактор используется в интересах группы пользователей.

“Исследовательский реактор может сооружаться для удовлетворения потребностей одной страны или работать как региональный «центр компетенций», помогая реализации программ как страны-создателю, так и соседям-партнерам. Создание регионального центра процесс более сложный и комплексный, но имеющий более высокий полезный потенциал, обеспечивающий высокий уровень загрузки мощностей, дополнительные трудовые и финансовых ресурсы и помогающий повысить научный статус страны-хозяйки».

    Глобальным преимуществом консорциального подхода является снижение расходов, поскольку пользователь имеет возможность купить именно нужную часть ресурса и временно передавать ее другим пользователям, когда она не востребована, или приращивать при необходимости.
    Структурная основа двухкомпонентная: реакторный комплекс, находящийся в собственности РФ и технически управляемый уполномоченной российской организацией ГНЦ НИИАР, и творческая исследовательская составляющая, передаваемая в отдельную структуру Международный Центр Исследований по долгосрочному соглашению.
    НИИАР несет обязанности по техническому обеспечению работы реактора и по выполнению программ исследований. И предоставляет дополнительные услуги по лабораторным исследованиям.
    МЦИ МБИР покрывает операционных расходы реактора и расходы по подготовке, проведению испытаний и послереакторным исследованиям.
    Присоединение на этапе строительства обеспечивает приоритетную очередность и преференциальные цены по сравнению с контрактными ценами для партнеров, присоединяющихся на этапе эксплуатации.
    Бизнес схема представляет собой последовательную ступенчатую комбинацию продаж нейтронного потока и обратной цепочки платежей.

CF rus

    Участники МЦИ могут быть как индивидуальными структурами, покупающими ресурс для собственных программ или консорциальными, обеспечивая опосредованное участие членам такого консорциума.
    Доля в МЦИ будет означать соответствующую долю реакторного нейтронного потока приоритетно резервируемого для участника.

 

Перспективная цель концепции разделения потока (flux sharing) – создание системы, в которой титул на нейтронный поток может стать рыночным инструментом, используемом не только внутри МЦИ, но и для обмена между реакторными центрами с разным типом реакторов, прообраз «биржи» реакторных услуг.

 

  • Титул на нейтронный поток может быть «переводным» и помимо использования для собственных нужд
                  • сдаваться в аренду по рыночной цене
                  • объединяться с другими участниками для общих исследований или в обмен на результаты исследований, проводимых другим участником
                  • обмениваться во времени – использовать поочередно объединенный ресурс.IRC flux sharing rus

Участие и управление

    Предполагается несколько форм участия в зависимости от глубины вовлечения и момента присоединения.

particip rus 1

    Основой станут участники с долгосрочным интересом, требующим регулярного использования реакторного ресурса на длительную перспективу (A). Эти участники становятся учредителями и определяют приоритеты по направлениям исследований и оснащению установки. Ресурс резервируется за ними на весь период функционирования реактора в приоритетном порядке.
    Может быть предусмотрена опция, что операционные расходы участник оплачивает только за период фактического пользования своей долей (B), в остальное время она условно возвращается в общий ресурс и может использоваться другими пользователями на контрактной основе.
    Свободный ресурс будет предоставляться в пользование на контрактной основе (С), но стоимость реакторных услуг при этом будет определяться по рыночной цене, а не по себестоимости как для участников. МЦИ так же предполагает проводить исследования на многосторонней основе по актуальным направлениями ядерной науки (D).

 

    Общая программа исследований, включая распределение ресурса участников и формирование многосторонних программ, будет формироваться Консультационным советом, в который войдут представители участников-учредителей МЦИ, постоянных участников многосторонних программ, представители эксплуатирующей организации и независимые эксперты, представляющие ведущие научные институты и отраслевые региональные и международные организации.

IRC manag rus

    Высшим руководящим органом является Управляющий совет, в состав которого входят представители участников-учредителей, а также могут вводиться представители стратегически важных долгосрочных контрактных партнеров.

Управляющий комитет

    одобряет и утверждает предложения Консультативного совета, контролирует работу и взаимодействие управляющих структур МЦИ и задает общие стратегически направления работ.

Правление МЦИ

    выполняет административные функции, обеспечивает оперативные взаимоотношения с эксплуатирующей организацией и текущее операционное управление.

ГНЦ НИИАР

    является уполномоченной эксплуатирующей организацией, обеспечивает работу реакторного комплекса и проведение исследований по заказу МЦИ.

Задачи консультативного совета

  • Консолидация заявок на проведение реакторных исследований от участников МЦИ и их ранжирование.
  • Формирование многосторонних исследовательских программ по тематическим направлениям.
  • Распределение реакторного ресурса на плановый период.
  • Формирование программного бюджета.
  • Определение перспективных направлений радиационных исследований, анализ тенденций развития ядерных технологий в мире, конъюнктуры мировых рынков ядерных технологий и услуг.
  • Экспертиза предложений по многостороннему НИОКР для реализации в рамках МЦИ.

Консультативный совет возглавляет Председатель, назначаемый Управляющим советом. Консультативный совет состоит из Президиума, тематических Секций, Группы независимых экспертов и Секретариата. В Президиум входят представители всех участников, по одному от индивидуального или консорциального (в т.ч. по многосторонним программам), от эксплуатирующей организации и от группы независимых экспертов.

Секции формируются по основным группам исследований. В экспертную группу входят представители ведущих научных институтов и других отраслевых организаций, в том числе международных и осуществляют независимую экспертизу предложений по программе исследования, а так же консультирование Управляющего совета по вопросам технического, юридического, административного и международного характера.

Направления исследований

Вопросы новых реакторных технологий (Gen III+, IV)

Многие исследовательские институты вовлечены в разработку реакторов нового поколения на основе технологии быстрых нейтронов, в том числе малые модульные реакторы с плотным металлическим теплоносителем.

В рамках Европейской инициативы (ESNII) 4 проекта находятся на стадии разработки.

    В перспективе планируется сооружение демонстрационных реакторов для оценки эффективности технологий, что потребует не только бумажных разработок, но и реалистичных тестов для материалов и теплоносителей, рабочие характеристики которых выходят за пределы режимов, обеспечиваемых тепловыми реакторами.
    На этапе дизайн-проекта достаточно воспользоваться компьютерным моделированием, но переход к вопросу строительства требует проверки в приближенных к реальности условиях. МБИР – единственный реактор, предусматривающий оснащение для таких целей. Для комплексного эксперимента хорошей опцией станут независимые петли внутри быстрого реактора – как мини-прототип реактора в реакторе.
    На МБИР планируется установить три независимых петли в различных зонах, первые присоединившиеся участники получат право определить приоритетность петель (по теплоносителю).
    Этап I с ~2020.
    Исследования материалов:

  • Исследование конструкционных материалов активных зон для инновационных реакторов, тестирование материалов топливных элементов в условиях высокодозной радиации при различных температурных режимах;
  • Исследование и разработка радиационно-, температурно- и коррозионностойких материалов для новых типов реакторов, включая термоядерные.
    • Испытания топлива и топливных элементов:

    • Обращение с облученным топливом и радиоактивными отходами.
      Исследование технологий замкнутого цикла.

    • Обращение с долгоживущими актинидами
    • Тестирование плотного топлива содержащего минорные актиниды.
    Этап II с ~2025.
    Исследование поведения теплоносителей:

  • Исследования свойств теплоносителей и отработка технологий в независимых петлевых каналах.
  • Моделирование и исследование поведения элементов активных зон реакторов с различными теплоносителями.
      Прочие опции.

      • Технологии производства изотопов

      • Разработка и тестирование технологических процессов реакторной наработки изотопов.
          Реакторное легирование кремния

        • Отработка технологий легирования кремния.
        • Производство легированного кремния.
            Материаловедение

          • Высокодозные и высокотемпературные испытания новых материалов, высокий поток позволяет ускорить набор заданной дозы, сокращая сроки получения результата.

Аргументы за участие в МЦИ.

          • Реакторный комплекс МБИР – уникальный инструмент для разработки технологий будущего и для экспериментальных исследований в целях улучшений сегодняшних технологий.
          • Объединение финансовых и научных ресурсов повышает эффективность исследований для участников.
          • Разделение расходов за счет международного синдиката повышает капитальную эффективность проекта по сравнению с национальным проектом и позволяет экономить на создании инфраструктуры, необходимой для эксплуатации национального реактора.
          • Присоединение на ранней стадии позволяет определять конфигурацию исследовательского оснащения и расставлять приоритеты исследований.
          • Можно создать платформу для обмена опытом через совместные исследования.
          • Исследовательские институты с возрастными реакторами имеют возможность обеспечить непрерывность исследовательских программ в случае закрытия своих реакторов и получают дополнительный ресурс времени без риска потери компетенций для принятия решения о строительство замещающих мощностей.
          • Эксплуатирующая организация с более чем 60летним опытом управления реакторным парком и полным комплексом поддерживающей инфраструктуры гарантирует безопасное и должное выполнение программы исследований.

Корпоративная коммуникация подразумевает использование тезауруса МАГАТЭ https://inis.iaea.org/search/ThesaurusOther.aspx

Source: Rosatom IRC MBIR project group