ПРЕДПРИЯТИЕ ГОСКОРПОРАЦИИ «РОСАТОМ»

Многоцелевой реактор на быстрых нейтронах (МБИР)

Для обеспечения России лидирующего положения в научной, технической и технологической областях атомной отрасли необходимо поддержание и развитие экспериментальной базы отрасли.

Подавляющее большинство исследовательских реакторов (ИР) введено в строй более 35 лет назад, и к 2020–2025 гг. российская экспериментальная база во многом себя исчерпает вследствие выработки ресурса ИР и отсутствием необходимых исследовательских возможностей.

Во избежание полной потери реакторной исследовательской базы необходимо осуществить ее обновление для решения задач будущей крупномасштабной атомной энергетики.

4 февраля 2010 года постановлением Правительства РФ № 50-п утверждена Федеральная целевая программа «Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010–2015 годов и на перспективу до 2020 года» (ФЦН ЯЭНП), содержащая мероприятие «Создание многоцелевого исследовательского реактора на быстрых нейтронах МБИР». 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 ФЦП ЯЭНП является сооружение в АО «ГНЦ НИИАР» нового многоцелевого быстрого исследовательского реактора МБИР.

Путем создания реактора МБИР, в том числе и для замещения действующего ИР на быстрых нейтронах БОР-60 при исчерпании к 2020 г. его эксплуатационного ресурса, будет обеспечено сохранение и развитие экспериментальной базы отечественной атомной энергетики.

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.

Трехмерная модель реактора МБИР

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.

Проектные основы

Для обеспечения надежной и безопасной эксплуатации реактора МБИР предусматривается максимально возможное использование референтных решений.

Проект создания МБИР базируется на положительно зарекомендовавших себя технологиях РУ БОР-60, в проектные основы заложено применение трехконтурной схемы передачи тепла от реактора к окружающей среде. В качестве теплоносителя I и II контура применяется натрий, рабочее тело III контура – вода-пар.

В основу компоновки зданий и сооружений заложен модульный принцип застройки, обеспечивающий максимальную автономность ИЯУ МБИР и четкое разделение блоков и зданий с точки зрения их ответственности за безопасность.

При компоновке генплана ИЯУ МБИР учитывались следующие требования:

зонирование территории по зданиям основного производственного назначения и вспомогательным зданиям;
оптимальное планирование зданий и сооружений основного производства, а также подсобно-производственных зданий и сооружений;
обеспечение прямолинейных магистральных трасс (коридоров) прокладки инженерных коммуникаций;
сокращение технологических, транспортных и пешеходных связей.

Зона основного производства размещена в центре площадки и состоит из скомпонованных в единый строительный объем функционально-технологических блоков  главного здания ИЯУ МБИР.

Основные направления исследований

ИЯУ МБИР позволяет проводить исследовательские и экспериментальные работы с использованием нейтронов и ионизирующего излучения по следующим направлениям:

– радиационные испытания перспективных конструкционных материалов в условиях интенсивного нейтронного излучения с плотностью потока до (2-5)×1015 см-2 ·с-1;

– исследование перспективных видов ядерного топлива и поглощающих материалов;

– ресурсные испытания и отработка режимов эксплуатации твэлов, ТВС, ПЭЛ, других элементов активной зоны для инновационных реакторов следующего поколения с натриевым, тяжелометаллическим, газовым и другими типами теплоносителей;

– исследование поведения твэлов и ТВС в переходных, циклических и аварийных режимах работы;

– исследование новых и модифицированных жидкометаллических теплоносителей, средств их контроля;

– проведение физических, материаловедческих, теплогидравлических и других исследований с целью верификации расчетных кодов;

– испытания и апробация новых типов оборудования различных технологических систем, инновационных приборов и систем управления, контроля и диагностики реактора и т.д., проверка их надежности;

– реакторные испытания и исследования проблем замкнутого топливного цикла, утилизации актинидов и выжигания долгоживущих продуктов деления (ПД);

– производство радиоизотопной продукции различного назначения, наработка модифицированных материалов;

– прикладные исследования с использованием пучков нейтронов (нейтронная радиография и нейтронно-активационный анализ различных материалов и изделий);

– получение ядерно-легированного кремния (ЯЛК) для нужд радиоэлектроники.

Конструктивные особенности

В проектные основы ИЯУ МБИР заложено применение трехконтурной схемы передачи тепла от реактора к окружающей среде. В качестве теплоносителя первого и второго контура применяется натрий , третьего (контура турбоустановки) – вода.

Принципиальная схема I, II контура и контура САОТ

1 – реактор, 2 – ГЦН первого контура, 3 – промежуточный теплообменник (ПТО), 4 – аварийный теплообменник (АТО), 5 – электромагнитный насос второго контура (ЭМН II), 6 – бак буферный натриевый (ББН), 7 – обратный парогенератор (ОПГ), 8 – электромагнитный насос контура САОТ (ЭМН САОТ), 9 – бак расширительный (РБ), 10 – воздушный теплообменник (ВТО)

Основные технические характеристики РУ МБИР

Наименование

Значение

Тепловая мощность реактора, МВт

150

Мощность электрическая, МВт

55

Компоновка

Петлевая

Количество петель охлаждения в РУ

2

Количество контуров охлаждения в РУ

3

Теплоноситель I, II контура и  контура САОТ

Натрий

Рабочее тело III контура

Вода-пар

Принцип теплоотвода от активной зоны

Принудительная циркуляция при работе реактора на мощности.

Естественная циркуляция в режимах останова.

Тип топлива в рабочих (штатных) ТВС

Смешанное оксидное уран-плутониевое

Проектный срок службы, лет

50

 

Статус реализации проекта

Дорожная карта проекта МБИР

Площадка сооружения ИЯУ МБИР (2014 год)

Площадка сооружения ИЯУ МБИР (весна, 2015 год)

Площадка сооружения ИЯУ МБИР (осень, 2015 год)

Площадка сооружения ИЯУ МБИР (весна, 2016 год)

Площадка сооружения ИЯУ МБИР (осень, 2017 год)