Владимир Сливяк - От Хиросимы до Фукусимы

В отличие от реакторов на воде, в конструкции PBMR используется гелий под давлением, нагреваемый в активной зоне реактора для приведения в действие ряда турбин, прикрепленных к генератору. Гелий также используется для охлаждения. Температура гелия на выходе из активной зоны достигает около 900 °C с давлением около 69 бар. Вторичный гелиевый контур охлаждается водой [51].

Проектировщики говорят, что на PBMR невозможны инциденты, которые могут привести к повреждению топливных элементов и выбросу радиации. Данные утверждения основываются на теплоустойчивости и целостности графитовых тепловыделяющих сборок, размером с теннисный мяч, которых в реакторе находится около 400 тыс. Каждый тепловыделяющий элемент имеет графитовое ядро, содержащее в себе частицы обогащенного урана (до 10 %), заключенное в капсулы из твердого углерода.

Однако существуют аварийные сценарии, в которых воздух может проникнуть в первичный гелиевый контур, за этим последует тяжелая авария с графитовым возгоранием, что приведет к катастрофическому радиоактивному выбросу. Горение графита является одним из наиболее опасных сценариев, которые могут произойти с реактором PBMR [52].

По словам потенциального оператора PBMR, компании Eskom, реактор всегда остается «целым и невредимым, безопасным». Имеется в виду, что, даже если персоналу придется покинуть станцию, с реактором ничего не случится. Утверждается, что в любом случае температура топлива не поднимется выше максимального значения (1600 °C), тогда как повреждение может произойти при температуре не ниже 2000 °C [53].

Однако нет никаких гарантий, что температура не поднимется выше 1600 °C. Она зависит от быстроты аварийной остановки реактора, а также от функционирования системы охлаждения (что может быть затруднено разрывом труб и утечками). Более того, серьезное повреждение или расплавление топлива возможно при температуре менее 2000 °C. Радиоактивные выбросы также могут происходить при температуре ниже 2000 °C.

Перечень разработок третьего поколения, отмеченных Всемирной ядерной ассоциацией (WNO 2004b) и Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ 2004).

Существуют следующие типы больших реакторов: APWR (разработчики – компании Mitsubishi и Westinghouse), APWR+ (японская компания Mitsubishi), EPR (французская компания Framatome ANP), АР-1000 (американская компания Westinghouse), KSNP+ и APR-1400 (корейские компании) и CNP-1000 (Китайская национальная ядерная корпорация). В России разработан ВВЭР-1200.

Наиболее крупными усовершенствованными блоками являются ABWR и ABWR-II (совместный проект японских Hitachi и Toshiba, американской General Electric), BWR 90+ (шведская компания Westinghouse Atom of Sweden), SWR-1000 (французская Framatome ANP) и ESBWR (американская компания General Electric).

HSBWR и HABWR (разработчик – японская Hitachi) представляют собой усовершенствованные реакторы с кипящей водой малого и среднего размеров.

Три реактора типа ABWR уже функционируют в Японии – два из них были введены в эксплуатацию в 1996 году, третий – в 2004 году на АЭС «Касивазаки Карива».

Реактор ACR-700 представляет собой эволюционную конструкцию реактора CANDU (Atomic Energy of Canada Limited).

Наряду с PBMR, малый газотурбинный гелиевый реактор (GT-MHR) разрабатывается международным консорциумом с участием России.

Несколько реакторов на быстрых нейтронах четвертого поколения находятся в стадии разработки.

Министерство энергетики США объявило об учреждении Международного форума по реакторам четвертого поколения. В настоящее время членами форума являются Аргентина, Бразилия, Канада, Франция, Япония, Южная Корея, Южная Африка, Швейцария, Великобритания, США, а также ЕВРОАТОМ. Целью данного форума является разработка инновационных ядерных систем (реакторов и топливных циклов), которые предположительно к 2030 году должны достигнуть технической зрелости, хотя многие предполагают, что данный прогноз является слишком оптимистическим. Реакторам четвертого поколения предсказывают высокую экономичность вкупе с повышенной безопасностью, наработкой минимального количества отходов и большей защищенностью с точки зрения распространения. Задачи, поставленные перед реакторами поколения 4, сосредоточены в четырех областях: