Вадим Лемехов: о свинце и плутонии

Торжественное мероприятие, посвящённое 125-летию со дня рождения Николая Антоновича Доллежаля, прошло в Москве в павильоне "Атом" 28 октября 2024 года. На полях мероприятия на вопросы электронного издания AtomInfo.Ru ответил генеральный конструктор проектного направления "Прорыв" Вадим ЛЕМЕХОВ. О свинцовом теплоносителе Вадим Владимирович, в своём выступлении Вы говорили о проекте БР-1200, и у нас есть несколько вопросов общего плана. Когда начиналось свинцовое направление, было много разговоров про изотопически чистый свинец. Рассматривается ли такой вариант для БР-1200? Краткий ответ такой. Физический смысл в этом может быть, но экономическая оценка пока не делалась. Нужно принимать во внимание два фактора. С одной стороны, стоимость свинцового теплоносителя не самая дешёвая, и если к ней добавить ещё и стоимость обогащения по изотопу ²⁰⁸Pb, то на экономике проекта в целом это скажется плохо. С другой стороны, переход на свинец с высоким обогащением по изотопу 208 позволит снизить расход топлива, и это для экономики проекта хорошо. Если выгода от экономии топлива окажется большей, чем расходы на обогащение свинца, то такой вариант можно рассматривать. На сегодняшний день эффекты от обогащения свинца изучены на уровне физических оценок, а вот проработки на уровне прикладного применения, включая технологии обогащения по 208-му изотопу и их влияние на стоимость теплоносителя, пока не делались. Вопрос, связанный с первым. В свинцовом теплоносителе будут накапливаться неприятные изотопы - например, свинец-205 с периодом полураспада 17 миллионов лет. Потребуется ли очищать от них теплоноситель? По нашим расчётам, выполненным по аттестованным программам для ЭВМ, для применяемого свинца реакторной чистоты через год после останова реактора собственной активностью теплоносителя можно будет пренебречь. Иными словами, уже через год после останова с ним можно будет спокойно работать. Конечно, есть ещё примесная активность, которая даёт свой вклад и её надо учитывать. Уточните, пожалуйста. Свинцовый теплоноситель проработает в реакторе 60 лет и через год после окончательного останова реактора он не будет относиться к РАО? Да, через год выдержки после окончательного останова. Такие расчёты у нас были выполнены. Именно свинцовый теплоноситель не потребует переработки и кондиционирования как РАО. Но надо понимать, что в реакторе возможна разгерметизация твэлов. Хотелось бы, чтобы таких событий не было на БР-1200, но не брать их в расчёт нельзя. Разгерметизация твэлов может приводить к загрязнению теплоносителя. Поэтому мы не можем исключать, что теплоноситель будущих блоков с БР-1200 окажется загрязнённым после завершения срока их службы, но сам свинец в этом виноват не будет. О плутонии В своём докладе Вы сказали, что для проекта БР-1200 запас реактивности при работе на 100% мощности будет порядка 1 β_эфф. Но какая именно бета-эффективная имеется в виду? Она зависит от топливной загрузки. Всё верно. В нашем случае мы рассматриваем старт с плутонием. Конечно, есть и опция старта с ураном, но всерьёз мы её не рассматриваем, поскольку плутоний есть. Поэтому β_эфф в нашем случае примерно равна 0,37. Если быть точнее, то немногим меньше, чем 0,37 Δk/k. Откуда предполагается брать плутоний для стартовых загрузок и последующих перегрузок БР-1200? На данный момент у нас есть три возможных источника. Первый источник - плутоний из ОЯТ ВВЭР, находящегося на ГХК. Второй - хранящиеся запасы выделенного плутония. Третий - поступления от текущей переработки на "Маяке". У нас есть предположение, что плутония от текущей переработки на "Маяке" хватит только для топлива для БН-800. Предположение верное, но оно не учитывает планов по модернизации производства на "Маяке". Плутониевое хозяйство там будет расширено с целью обеспечения поставок плутония для других быстрых реакторов и получения регенерированного урана для ВВЭР. Вы намерены задействовать старый плутоний, в котором накоплены значительные концентрации америция-241. Как поступить с ними? Да, для реактора БРЕСТ-300 плутоний будет взят с "Маяка", и он в настоящее время проходит переочистку. Для БР-1200 возможно более интересное решение. Дело в том, что содержание америция в выдержанном плутонии, который мы хотели бы задействовать для БР-1200, хорошо совпадает с технологически допустимым и оправданным с точки зрения остаточного энерговыделения количеством америция для дожигания в быстрых реакторах, то есть примерно 1 -1,2%. Вы хотите делать топливо, не очищая плутоний от америция?! Внедрение америция в плутониевое топливо технологически возможно, но, к сожалению, для Ростехнадзора мы это пока не доказали. Сейчас в рамках программы по минорным актинидам в БН-800 ставятся первые сборки с оксидным топливом с добавками миноров, а через пару лет поставят сборки с нитридным топливом. Поэтому в доказательном плане ответ на вопрос о возможности выжигания америция мы получим на рубеже 2030-х годов. Как мы поняли, старт с БР-1200 на урановым топливе не рассматривается? Если мы не будем использовать плутоний, то нам придётся его хранить. Это поставит под вопрос целесообразность переработки ОЯТ, что повлечёт за собой проблемы с его хранением. Поэтому мы ориентируемся на применение в быстрых реакторах плутониевого топлива, а также в рамках стратегии, разрабатываемой совместно всей госкорпорацией, мы нацелены на то, чтобы время хранения переработанного плутония было минимальным. Минимальное - это сколько? Ответ зависит от достигнутых технологий. Для нынешних технологий есть критерии по остаточному тепловыделению, когда ОЯТ годится для переработки. При переходе на пирохимические технологии этот критерий изменится в меньшую сторону. По большому счёту это задача на поиск оптимума. Можно долго выдерживать ОЯТ, и оно станет менее горячим, но с большей концентрацией америция. Можно перерабатывать свежее ОЯТ, где меньше америция, но больше различных осколков деления. Выбирая между двумя подходами, мы должны подобрать оптимальный срок внереакторного нахождения топлива. Допустим, от 7 до 10 лет? По-хорошему можно и быстрее, и сейчас модуль переработки ОЯТ на ОДЭК проектируется на переработку ОЯТ после трёх-двух лет выдержки после выгрузки из активной зоны. Для крупномасштабной энергетики всё будет определяться имеющимися технологиями, количеством внедрённого америция и потребностями в плутонии. Спасибо, Вадим Владимирович, за интервью для электронного издания AtomInfo.Ru.