Свежий атомный реактор США

Можем. Вот – совсем свежая новость:

«Впервые в XXI веке в США запущен на номинальную мощность атомный реактор на АЭС Уоттс Бар (Watts Bar). 20 суток работы на полную мощность без отклонений – и реактор будет запущен в коммерческую эксплуатацию.»

Многоголосо прогремели СМИ 1 октября сего года. Здорово ведь!

Президент TVA объявляет о запуске нового реактора на АЭС Уоттс Бар (США), Фото: timesfreepress.com

Конечно, здорово, даже спорить не будем. Прекрасная новость, поздравляем американцев. Только, прежде чем в воздух чепчики бросать, попробуем внимательно изучить эту новость – ну, чтобы лучше понимать эпохальность события и, само собой, устыдиться за собственное неуместное критиканство. Присмотримся.

Энергопуск второго блока АЭС Уоттс Бар состоялся, оказывается, еще 3 июня. Потом, как и положено по регламенту, реактор приостановили, перепроверили и постепенно стали наращивать мощность. Наращивали и наращивали – пока 30 августа не сгорела вся трансформаторная батарея. Ну, с кем не бывает: 26 сентября трансформаторы уже заменили на новые, все в порядке.

А отчего такое происшествие приключилось? Реактор новый, он ведь, наверное, должен быть безопасным? Ба-а, этот ВВЭР мощностью 1 116 МВт, оказывается, не относится к поколению III+. И к поколению III не относится – это всего-навсего «двоечка». Что ж такое, как же так? А дело в том, что строить его начали не сказать что совсем недавно – в 1972 году. Прописью: в тысяча девятьсот семьдесят втором. Построили процентов так на 60 к 1985 году, да и забросили. Кто там любит поминать громким недобрым словом советский долгострой – можете пару фраз и по этому поводу высказать. Трансформатор сгорел? Так поди построй трансформатор под реактор технологии 40-летней давности…

АЭС Уоттс Бар, Фото: tva.gov

АЭС Уоттс Бар принадлежит компании TVA – именно она и решила в 2007 достроить второй энергоблок. Пару лет ушло на получение всех лицензий, и работа закипела. Американские традиции соблюдены аккуратно: первоначальная смета в 2,3 млрд долларов чуть-чуть превышена – подросла до 4,7 млрд. Но тут уж ничего не поделаешь – иначе в глаза людям стыдно смотреть было бы. И, тем не менее – факт остается фактом, и уж лучше так, чем 30 с лишним лет полной тишины. С почином, господа американцы! Верим в ваши таланты – пройдет еще сколько-то лет и вы дорастете до поколения III+, в 3D формате они у вас выглядят неплохо, да и китайцы наверняка помогут.

Что, вся новость? Порадовались за американцев, порадовались за Россию, которой достались такие вот конкуренты – и все? Отнюдь: новость становится полной, если найти как можно больше подробностей. Простой вопрос: а почему именно АЭС Уоттс Бар и почему именно компания TVA? Что, у американцев другого недостроя нету, или низкие цены на газ, из-за которых подешевела электроэнергия американских газовых электростанций, на Уоттс Бар и TVA не действуют? Ответ несколько неожиданный: недострой есть, а вот низкие цены конкретно для TVA действуют в разы меньше, чем на прочих владельцев АЭС. И вот этот тонкий момент стоит рассмотреть внимательнее.

В одной из заметок мы уже задавали вопрос: знакома ли вам устойчивая идиома «термоядерная бомба». Давайте-ка снова ее припомним. Термоядерная бомба действует на ядерной реакции синтеза, в синтезе участвуют два изотопа водорода – дейтерий и тритий. Дейтерий устойчив, а вот время полураспада трития – всего 12,4 года.

Термоядерный синтез, Фото: greensource.ru

Подробности технологии в открытый доступ не выложит никто и никогда, но, очевидно, есть некие модификации термоядерных бомб, которых требуется тритий в чистом виде, а не в форме «заготовки» из дейтерида лития. Следовательно, запасы трития а) нужны и б) их надо постоянно обновлять. Извините, снова придется рассказывать о технических подробностях, но таков уж атомный проект.

Тритий можно получать искусственно – в ядерном реакторе. В качестве сырья выступает изотоп лития-6: чем его больше в литии-7, тем больше выход трития. содержание лития-6 в природном литии-7 – около 7,5%, не так уж и мало. Схема образования трития, если обойтись без формул, такова: нейтрон, образовавшийся при распаде урана-235, покидая активную зону реактора, попадает в ядро лития-6. В результате ядерной реакции получается 2 газа – тритий (1 протон и 3 нейтрона) и гелий (2 протона и 2 нейтрона). В литии-6 по 3 нейтрона и протона, в результате происходит своеобразная «рекомбинация», при этом прибывший извне нейтрон (подарок от урана-235) остается свободным.

Формула, конечно, проще:

Написать формулу или правильные слова не так уж сложно, а вот на практике осуществлять такую реакцию куда как сложнее. Как это делалось, теперь уже можно узнать из открытых источников, хотя когда-то это было одной из самых суровых наших и американских тайн.

Теоретические изыскания способов получения трития в СССР начались еще во время создания первой атомной бомбы – в 1947-1948 годах: наша первая термоядерная бомба, «слойка Сахарова», требовала наличия трития в чистом виде. В 1950 году была закончена разработка технического задания на создание атомного реактора АИ («Атомный Изотопный»), в августе того же года началась работа по его созданию – на комбинате №817, который сейчас нам привычнее называть заводом «Маяк». Темпы работы диктовала военная необходимость: уже 12 ноября 1951 была достигнута критичность АИ, 22 октября 1952 АИ был сдан в эксплуатацию. Мощность реактора была невелика по нынешним меркам – 40 МВт, но стоит отметить, что это был наш первый реактор, работающий на обогащенном уране. Созданный для наработки плутония реактор А («Аннушка», как ласково называли его сотрудники Курчатова) обогащения не требовал.

АИ – блочная графитовая система с водяным охлаждением. Если не вдаваться в подробности: вертикальный цилиндрический графитовый блок с 248 техническими каналами, параллельными оси цилиндра. В центральную часть АИ загружали стержни с ураном, обогащенным до 2%, на периферии стояли блоки с сырьем для трития – соль лития Li2 SO4 (цифры как индексы- справа от букв и чуть ниже), при этом литий был обогащен по литию-6. А дальше все «просто»: после облучения сырьевые блоки извлекали (разумеется – автоматическим краном, чтобы избежать облучения персонала), перекидывали в вакуумную печь для извлечения сырых газов дейтерия и трития, оттуда газ переходил в отделение разделения газов и получения конечного продукта – тритида урана.

АИ проработал 35,5 лет, заглушили его 25 мая 1987 года. Кроме него, тритий мы нарабатывали и на других реакторах – АВ-3, легководном реакторе «Руслан» и на тяжеловодных ОК-180 и «Людмила». Информации о том, что эти реакторы остановлены, найти не удалось.

А что в США? В годы холодной войны «тритиевые» реакторы работали на военных объектах Саванна-Ривер (Южная Каролина) и Ханфорд (Вашингтон). Но по неким «соображениям безопасности» оба реактора были остановлены в 1988 году. С той поры тритий Штаты «добывали» из … термоядерных боеголовок. Такое положение дел мало кого устраивало, и в 1996 году США приняли программу «Тритиевая готовность» – Tritium Readiness Program, с годовым бюджетом 70 млн долларов. Выглядит она следующим образом. Блоки, содержащие алюминат лития и цирконий (tritium-producing burmablea bsorber rods, TPBAR) на 18 месяцев ставятся под облучение… Правильно – действуюшего реактора №1 АЭС Уоттс Бар. После извлечения облученные блоки с TPBAR транспортируются в Саванна-Ривер, для извлечения трития и дальнейшей передачи в распоряжения джентльменов из Пентагона. Какой бюджет получает TVA в настоящее время, неизвестно – напомним, что 70 млн было в 1996 году, а о доброй традиции американских атомщиков удваивать и утраивать смету мы прекрасно знаем. Так или иначе – падение цен на газ и на электричество не испугали TVA, инвестиции в 4.7 млрд долларов на Уоттс Бар-2 успешно освоены.

Вот такая «многослойная» получилась новость из Америки. Новый реактор по очень старой технологии, горящие трансформаторы и термоядерный арсенал сплетаются в замысловатый клубок, который распутать было не так уж и просто. Конечно, можно было бы рассказать и больше. Например, о том, что работами по достройке реактора руководил Масуд Баджестани (Masoud Bajestani) – специалист с гражданством США и … Ирана, ушедший со своего поста досрочно, в феврале 2011 года, но тогда это была бы куда как более длинная история.

Фото: http://nashvillepublicmedia.org/