В российской атомной отрасли сегодня работает больше 250 тысяч человек и порядка 80 тысяч из них — люди до 35 лет. Молодые специалисты все чаще идут в научные институты «Росатома». Если в 2017 году они составляли 21 % всех сотрудников, то в 2022-м — уже 36 %. Мы поговорили с несколькими специалистами о том, чем они занимаются — от создания реакторов на быстрых нейронах и сохранения урана для следующих поколений до городов будущего.
Андрей Каширский
начальник аналитического отдела проектного направления «Прорыв»
![]()
Сейчас в городе Северске Томской области на площадке Сибирского химического комбината строится уникальный реактор БРЕСТ-ОД-300 в составе опытно-демонстрационного энергетического комплекса, объединяющего как сам реактор, так и производства по фабрикации и переработке топлива. Запуск реактора в эксплуатацию запланирован на 2027 год. Это реактор на быстрых нейтронах, а большая часть уже существующих — на тепловых. Эти реакторы отличаются друг от друга многими физическими, техническими и конструктивными параметрами. Тем не менее, если попытаться отметить ключевое отличие с точки зрения какого-то глобального эффекта, я бы выделил способность быстрых реакторов воспроизводить ядерное топливо.
В БРЕСТе предполагается использовать смешанное нитридное уран-плутониевое топливо (СНУП-топливо) и свинцовый теплоноситель. Это обеспечит полный цикл воспроизводства плутония: реактор будет его восполнять практически в том же объеме, в каком израсходовал. Благодаря этой технологии можно говорить о ядерной энергетике как о полноценном возобновляемом источнике энергии.
Еще одно важное отличие от других реакторов — безопасность. Раньше ее добивались при помощи установки множества дополнительных систем и барьеров, что привело к существенному росту капитальных затрат на строительство атомных станций. В реакторах четвертого поколения, таких как БРЕСТ, безопасности мы добиваемся при помощи конструкторских решений, материалов и свойств топлива и свинцового теплоносителя. Это все позволит исключить риски возникновения таких аварий, которые имели место на Чернобыльской и Фукусимской АЭС.
![]()
Известно, что любая АЭС при производстве электроэнергии не выбрасывает в атмосферу парниковые газы, влияющие на глобальные процессы изменения климата Земли. В России существует множество электростанций на угольном топливе. Когда мы его сжигаем, помимо парниковых газов в окружающую среду попадают вредные частицы, которые загрязняют воздух и наносят вред здоровью людей. В регионах с большой долей угольной энергетики это действительно достаточно большая проблема для населения и экологии. Повышая долю ядерной энергетики в общей структуре генерации, включая возможность замещения угольных блоков на реакторы на быстрых нейтронах, мы, с одной стороны, приближаемся к достижению своих климатических целей, а с другой — улучшаем экологическую обстановку в конкретных регионах страны.
Еще один аспект — радиоэкология. Если мы продолжим использовать современные реакторы с открытым ядерным топливным циклом, то у нас со временем накопится большое количество облученного ядерного топлива, представляющего потенциальную биологическую опасность для всей окружающей среды. Если это топливо отправить на захоронение, следующие за нами поколения спасибо не скажут — эти отходы будут для них обременением на сотни тысяч лет вперед. Мы же предлагаем это облученное топливо перерабатывать с целью получения полезных для ядерной энергетики урана и плутония и дожигания чрезвычайно трудных в обращении минорных актинидов. Потенциальная биологическая опасность отходов, получаемых в результате такой переработки, сравняется с исходным урановым сырьем не более чем через несколько сотен лет.
Помимо реактора, опытно-демонстрационный энергетический комплекс включает еще и модули по производству и переработке топлива, формируя таким образом пристанционный ядерный топливный цикл. С точки зрения инфраструктуры, это будут подходы, которые раньше в ядерной энергетике не использовались. Также сейчас мы разрабатываем новое топливо, ищем оптимальные способы его переработки, создаем новые материалы. В проекте «Прорыв» мы используем последние достижения в области цифровизации и робототехники. Решения, разработанные в рамках проекта «Прорыв», могут быть полезны и для смежных отраслей промышленности, и мы уже начинаем поиск возможностей по их тиражированию.
Святослав Новиков
заместитель руководителя дирекции сооружения объектов ИЯУ МБИР и ПРК по технологии АО «ГНЦ НИИАР»
![]()
Россия исторически занимает лидирующие позиции в атомной науке и технике, но последний относительно мощный исследовательский реактор был введен в эксплуатацию еще в 80-е годы. Наша реакторная база вырабатывает свой ресурс, и, чтобы продолжить удерживать высокие позиции в атомной отрасли, технику необходимо обновлять. Кроме того, с учетом развития атомной науки появляются новые задачи, которые нужно решать, используя новые ядерные установки. Для этого сейчас и ведется сооружение нового реактора на быстрых нейтронах МБИР. Это исследовательский реактор, к его основным задачам относятся: проведение облучательных экспериментов по обоснованию перспективных топливных композиций и конструкционных материалов в условиях высокой плотности нейтронного потока; наработка востребованных на рынке радиоизотопов; радиографические исследования облученных материалов; возможно также проведение исследований из некоторых областей теоретической физики. Исследовательская ядерная установка позволяет выполнять вышеперечисленные задачи, часто связанные с работой реактора в условиях маневрирования мощности и нефиксированной продолжительности микрокампаний, не задействуя для этого большие реакторы электростанций, основной задачей которых является выработка электроэнергии в определенных количествах согласно установленным планам и графикам.
МБИР позволит заместить и расширить экспериментальные возможности реактора БОР-60, также эксплуатируемого на площадке АО «ГНЦ НИИАР» в Димитровграде. Это единственный быстрый исследовательский реактор с натриевым теплоносителем, находящийся в работе в настоящее время. Все прочие подобные установки в мире уже выработали свой проектный ресурс или по технологическим причинам не могут эксплуатироваться. БОР-60 в работе с 1969 года, его лицензия действует до 2025-го. Мы надеемся, что эта установка прослужит и дальше, но вполне возможно, что ее нужно будет выводить из эксплуатации, тогда исследовательские задачи, решаемые в настоящее время на БОР-60, будет необходимо перенести на МБИР. Он в 2,5 раза мощнее, чем БОР-60, его нейтронный поток выше. МБИР, как и БОР-60, позволяет выполнять не только исследовательские задачи, но и вырабатывать электрическую энергию, а также осуществлять теплоснабжение площадки Научно-исследовательского института атомных реакторов.
![]()
Экспериментальное оснащение МБИР позволит отработать технологии перспективных атомных станций с быстрыми реакторами со свинцовым жидкосолевым и газовым теплоносителем. Сейчас мы используем в реакторах уран, который добываем на рудниках и обогащаем по изотопу-235. Его доля в природном уране составляет всего 0,7 %. Если мы будем строить все больше атомных электростанций, то в конце концов в обозримой исторической перспективе исчерпаем весь уран. А быстрые реакторы позволяют вовлечь в топливный цикл весь природный уран и преобразовать его в плутоний-239, в свою очередь, данный изотоп также является топливом для ядерных реакторов. Если эту задачу удастся решить, то человечеству хватит урана на тысячелетия. Кроме того, лежащие в настоящее время мертвым грузом отходы обогатительного производства уранового топлива — «урановые хвосты» — мы также сможем вовлечь в производство нового топлива.
Физический пуск МБИР запланирован на 2027 год. Работы по монтажу железобетонных конструкций подходят к завершающей стадии, на площадку доставлен корпус реактора. Основное технологическое оборудование, включая паротурбинную установку, находится на разных стадиях изготовления.
Алексей Андрианов
советник АНО «Дирекция НЦФМ», научный сотрудник Института ядерной физики СО РАН, старший преподаватель НГУ
![]()
Национальный центр физики и математики (НЦФМ), создающийся с 2020 года в Нижегородской области по поручению президента России, развивается в концепции «города будущего». В новом Академгородке учатся студенты и аспиранты в филиале МГУ «МГУ Саров», как в университете XXI века. Они под руководством ученых с мировым именем и молодых научных сотрудников будут вести перспективные, фронтирные научные исследования и готовить идеи для трансфера технологий. Исследования выполняются и будут выполняться на уникальных научных установках, принадлежащих организациям из научной кооперации центра (более 50 научных институтов и научно-исследовательских вузов), и на исследовательской инфраструктуре самого НЦФМ. Студенты и аспиранты будут проводить эксперименты, принимать непосредственное участие в создании установок класса миди-сайенс и мегасайенс и становиться ключевыми научными сотрудниками в передовых лабораториях.
Жизнь будущих научных лидеров должна протекать в достойных и комфортных условиях. Поэтому для них создается современная не только научная и образовательная, но и жилая и социальная инфраструктура, как раз вблизи хвойного леса и реки в открытой части города Сарова.
![]()
В конкурсе по созданию проекта «города будущего» победило архитектурное бюро DNK ag. По задумке авторов, на базе Национального центра будет научно-образовательный комплекс (включая всю научную и образовательную инфраструктуру), а также библиотека, жилье для студентов, преподавателей и исследователей, гостиница и культурный центр разместятся по периметру территории, а в середине будет находиться парк. Кампус будет автономным: его жители смогут покупать все необходимое, заниматься спортом, пользоваться общественными пространствами и внутренним транспортом.
В отделке будут преобладать натуральные материалы — так создается баланс между центром и окружающей его природой. Кроме того, на территории центра планируют использовать экологичные решения: солнечные панели и аккумуляторы, вертикальные ветряки и систему мощения тротуаров, которая сможет собирать и сохранять кинетическую энергию.
Сейчас в мире строятся прототипы термоядерного реактора на основе установки токамак, предложенной учеными СССР. Крупный из них — Международный термоядерный экспериментальный реактор (ИТЭР) – пока только строится во Франции. В проекте участвует несколько стран, в том числе Россия. Первую плазму планируется получить примерно в 2028 году. Экспериментальная программа рассчитана на 30 лет, и параллельно будет проектироваться демонстрационная экспериментальная термоядерная электростанция. Термоядерная энергетика может начать активно использоваться уже через 20-50 лет. На крупнейшим в мире действующем экспериментальном термоядерном реакторе JET (от Joint European Torus — объединенный европейский токамак – прим. ред.) в 1997 года на реакции D-T был поставлен мировой рекорд мощности управляемого термоядерного синтеза (УТС) в 16 МВт, при этом выделившаяся энергия была соизмерима с затраченной, и таким образом была доказана перспективность данного способа генерации энергии.
Помимо участия в международных проектах, Россия реализует национальную программу по развитию термоядерной энергетики, так в 2021 году осуществлен пуск токамака Т15-МД в Курчатовском институте, а к 2030 году планируется создать токамак реакторных технологий (ТРТ) в АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ».
Лазерные технологии также являются одним из перспективных направлений, которое направлено не только на преодоление энергетических проблем, но и решение широкого спектра практических задач. Лазеры можно использовать для упрочнения материалов по технологии лазерного наклепа: короткий лазерный импульс «бьет» по металлу, увеличивая сжимающие напряжения и повышая таким образом усталостную прочность материала. А более стойкие материалы, обладающие улучшенными свойствами, в свою очередь, необходимы для создания таких установок, как мощные токамаки.
Еще одна область применения лазерных технологий связана с выводом из эксплуатации объектов атомной энергетики. Когда реактор отработал свое и из него убрали топливо, его нужно демонтировать – разрезать на части. Сделать это сложно, поскольку реактор радиоактивен. Здесь нужны либо роботы, либо лазерные технологии, а лучше сочетание одного и другого. У нас, в АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ», есть такая разработка – многофункциональный мобильный лазерно-технологический комплекс. Мы сейчас участвуем в учениях, демонстрируем его возможности по дистанционной резке различных конструкций.
-
Атомные станции
малой мощности
-
Цифровые
двойники
-
Термоядерная
энергетика
Ценность – люди
Работа научного дивизиона связана с инновационным развитием и технологическим лидерством «Росатома». Среди задач до 2030 года — увеличение конкурентоспособности российской продукции и услуг на атомном энергетическом рынке и в сфере радиационных проектов за счет развития технологий и модернизации инфраструктуры, повышение эффективности проводимых исследований и разработок, активная коммерциализация научных результатов.
В 2011 году для активизации инновационного развития «Росатома» была создана управляющая компания научного дивизиона госкорпорации «Росатом» «Наука и инновации». Сегодня она координирует деятельность десяти научных институтов и центров, которые проводят исследования в области ядерной физики, физики плазмы и лазеров, водородной энергетики, ядерной медицины, новых материалов, адаптивной оптики, газо-, гидро- и термодинамики и радиохимии.
Уже сейчас исследовательские центры, большинство из которых располагает собственным опытным производством, способны полностью воплотить научный замысел — от фундаментальных исследований до конструкторских разработок и опытных образцов. Все отраслевые институты оснащены развитыми исследовательскими комплексами.
Материал подготовлен
при поддержке
Реклама. ЧУ Центр коммуникаций. ИНН 9705152344. erid:4CQwVszH9pSWLuKyEk7