Белоярская АЭС — единственная в мире станция с действующими энергетическими реакторами на быстрых нейтронах. Пока их два, но в ближайшем будущем построят третий. В чем их уникальность?
В городе Заречном Свердловской области готовятся к новой крупной стройке — в ближайшие десять лет здесь возведут пятый энергоблок Белоярской атомной электростанции — с реактором быстрым натриевым мощностью 1200 МВт. БН-1200М станет первым в России промышленным реактором такого типа, который сможет использовать «топливо будущего». Сейчас уникальную для страны и мира технологию «обкатывают» на четвертом энергоблоке с реактором БН-800. И это вызов не только для коллектива атомной станции, но и для всей отрасли в целом.
Редакция DK.RU побывала на четвертом энергоблоке Белоярской АЭС, чтобы лучше разобраться в особенностях его работы. С представителями станции мы обсудили не только технические и экологические, но и кадровые вопросы, которые сегодня беспокоят большинство уральских компаний.
История и современность
Белоярская АЭС (входит в ГК Росатом) — единственная на Урале функционирующая атомная электростанция. Введена в работу в 1964 г., в апреле нынешнего года отметила 60-летие.
В первом и втором блоке работали реакторы на тепловых или медленных нейтронах (АМБ-100 и АМБ-200). От действующих они отличались более низкой скоростью движения частиц, взаимодействующих с ядрами атомов в топливе. Их мощность также была ниже — 100 и 200 МВт соответственно.
Сейчас первый и второй энергоблоки окончательно остановлены, отработанное ядерное топливо вывозят на предприятие «Маяк» в Челябинскую область для дальнейшей переработки. Предполагается, что к 2040-м годам первый и второй энергоблоки будут полностью демонтированы.
Третий энергоблок с реактором БН-600 и мощностью 600 МВт был запущен на БАЭС в 1980 г. Несколько лет назад Росатом, оценив состояние реактора, принял решение продлить срок его возможной эксплуатации до 2040 г. Окончательное решение по выдаче лицензии на дальнейшую эксплуатацию примет в 2025 г. государственный надзорный орган — Ростехнадзор.
В настоящий момент, помимо третьего энергоблока, работает четвертый с реактором БН-800. Его первоначальный проект был разработан еще в 1980-е гг., но впоследствии существенно дорабатывался, поэтому сейчас его установленная мощность — 880 МВт. Его ввод в работу был осуществлен в декабре 2015 г.
В сумме два энергоблока Белоярской АЭС сейчас вырабатывают 16-17% от всего объема получаемой в Свердловской области электроэнергии.
Справка DK.RU
Упрощенно производственный процесс выглядит следующим образом.
- В активной зоне в результате ядерной реакции выделяется тепло, которое передается теплоносителю (в БН-600 и БН-800 эту функцию выполняет жидкий натрий).
- Теплоноситель забирает тепло, передает его в парогенератор, где вода нагревается и превращается в пар.
- Пар вращает турбину.
- Турбина в свою очередь вращает ротор генератора, вокруг которого создается электромагнитное поле.
- Полученная таким образом электроэнергия передается трансформаторам и уходит в общую энергосистему.
Безопасность на высшем уровне
Как и многие крупные уральские предприятия, Белоярская АЭС напоминает город в городе: у каждого энергоблока есть своя развитая инфраструктура (вплоть до отдельных столовых), а на то, чтобы преодолеть расстояние между блоками пешком, придется потратить внушительное время.
Станцию охраняют военнослужащие Росгвардии. Подъезжая к четвертому энергоблоку, мы миновали несколько КПП. А чтобы попасть на его территорию, прошли досмотр, предварительно оставив в автобусе личные вещи и телефоны.
БН-800 спроектирован так, чтобы исключить возможность аварий, подобных Чернобыльской.
- Как и у БН-600, у БН-800 двойной герметичный корпус, и все оборудование, которое может быть подвергнуто радиационному воздействию, находится внутри него.
- Новый реактор оснащен ловушкой расплава из нержавеющей стали, покрытой молибденовыми листами. Если радиоактивное топливо расплавится, оно останется внутри ловушки и радиация распространяться дальше не будет.
- Помимо традиционной системы защиты реактора дополнительно выполнена защита пассивного принципа действия — если главные циркуляционные насосы перестанут функционировать или их мощность окажется ниже 50%, «плавающие» стержни по закону всемирного тяготения под собственным весом опустятся в активную зону, то есть система остановит ядерную реакцию без участия человека.
Энергоблок защитили не только от «внутренних», но и от внешних угроз. Он способен выдержать большую ударную волну, ураганы и смерчи, семибалльные землетрясения, которых на Урале никогда не было, и даже падение на него самолета весом 5,7 тонн со скоростью 100 м/с.
Кроме того, на Белоярской АЭС установлены специальные трубы высотой 106 метров: они позволяют охладить реактор с помощью воздушной тяги, без использования электроэнергии. Так что даже если из-за природных катаклизмов линии электропередачи будут разрушены, это не повлияет на безопасность реактора: остаточный теплоотвод будет обеспечен опять-таки в силу законов природы.
Несмотря на высокий уровень безопасности, станция готова к внештатным ситуациям. Здесь есть собственная пожарная часть. На каждом энергоблоке есть резервный пункт управления блоком. Каждый год проходят учения. А из числа сотрудников даже сформированы спасательные отряды — члены этих отрядов дважды в неделю посещают тренировки и постоянно сдают нормативы, чтобы поддерживать хорошую физическую форму.
Ядерная энергетика станет безотходной
Уникальность реакторов на быстрых нейтронах заключается в том, что они могут более эффективно использовать ядерное топливо и сокращать объем ядерных отходов, предназначенных для захоронения. Также в результате реакций в БН-800 может вырабатываться новое топливо.
Почти на всех атомных станциях России построены реакторы на тепловых нейтронах, для работы которых в качестве топлива используется изотоп уран-235. Но его доля в природном уране крайне мала — она составляет только 0,7%.
В оставшихся 99,3% природного урана содержится изотоп уран-238. Он остается на хранении (так называемые «урановые хвосты») после процесса обогащения урана при производстве топлива. До недавнего времени его не могла использовать ни одна атомная станция России.
Быстрые реакторы превращают уран-238 в новое топливо — плутоний-239 — как для себя, так и для других типов реакторов. Также БН повторно используют отработавшее ядерное топливо других реакторов, употребляя из него недоиспользованный уран и наработанный плутоний.
Исследования по замыканию ядерного топливного цикла с помощью быстрых реакторов велись в Советском Союзе еще с середины прошлого столетия. Но реализовать эти наработки на практике удалось только сейчас.
Реактор БН-800 был создан для того, чтобы отработать технологию замыкания ядерного топливного цикла с возможностью коммерческого применения в ядерной энергетике. Для работы реактора могут использоваться ядерные отходы — отработанное ядерное топливо с других атомных станций, а также оружейный плутоний, — говорит начальник ядерно-физической лаборатории отдела ядерной безопасности и надежности БАЭС Евгений Ляпин. — С момента запуска мы начали частично использовать для работы реактора уран-плутониевое МОКС-топливо, которое производится на предприятиях Росатома. В 2023 г. БН-800 был полностью переведен на «топливо будущего». Сейчас проводятся прикладные исследования, которые позволят увеличить экономический эффект.
Отработанная на БН-800 технология будет применяться на новом БН-1200М. Он будет более мощным, в реактор будет загружаться большее количество МОКС-топлива, частота остановок реактора для обновления топлива сократится.
БН-1200М планируется построить рядом с действующим блоком БН-800. Большая часть работ над проектом уже завершена, сейчас прорабатываются детали, связанные с функционированием активной зоны реактора и капитальными затратами на его строительство. Ожидается, что строительство БН-1200 стартует в ближайшие несколько лет, и завершится к 2035 г.
Дефицита кадров нет?
Поскольку БАЭС — единственная атомная станция в Свердловской области, для ее эффективной работы требуются уникальные специалисты — например операторы реакторов и турбин. Поэтому предприятие активно сотрудничает с профильной кафедрой Уральского энергетического института УрФУ. Студенты, изучающие ядерную энергетику, проходят стажировки на БАЭС, пишут дипломные работы, а затем трудоустраиваются на станцию. В настоящее время практически все производственные подразделения укомплектованы кадрами.
Сейчас на станции трудится более 2,5 тыс. человек, практически все они — жители города-спутника Заречного. Тем, кто переезжает из других территорий, БАЭС частично компенсирует аренду жилья или дает беспроцентную ссуду на покупку квартиры. Сами сотрудники предприятия рассказывают, что условия работы здесь достойные: средняя зарплата почти вдвое больше средней зарплаты по Свердловской области, у сотрудников блочного пункта управления — еще выше. Правда, не всем удается продвинуться до этих должностей по карьерной лестнице.
Например, чтобы стать инженером блочного пункта управления, ответственным за управление турбиной, необходимо иметь опыт работы в машинном зале от 5 до 7 лет и успешно сдать экзамены. Помимо профессиональных знаний, комиссия учитывает физическое и психологическое здоровье кандидата, так как работа связана с высокой ответственностью и сложными условиями труда. В течение рабочего дня нельзя покидать пункт управления, кроме ситуаций, когда в этом есть острая необходимость — на этот случай оператора подменяет начальник смены его цеха, то есть оборудование никогда не остается без человека. Часто приходится работать в ночные смены. А в свободное от них время отрабатываются действия на случай возникновения отклонений в работе оборудования.
По сравнению с третьим энергоблоком в пункте управления четвертого энергоблока работает больше молодых людей. Многие из них еще студентами участвовали в подготовке и пуске БН-800. С запуском БН-1200М коллектив атомной станции вырастет и среди ее сотрудников появятся новые молодые специалисты.
Читайте также на DK.RU: Как работают операторы мощнейшего в мире реактора на Белоярской АЭС / ФОТО