Что такое — Проект «Прорыв»

Проект "Прорыв"

Проект «Прорыв» – один из главных современных мировых проектов в ядерной энергетике, реализуемый в России ведущими отраслевыми учёными и специалистами, в рамках которого предусматривается создание ядерных энергетических технологий нового поколения на базе замкнутого ядерного топливного цикла с использованием реакторов на быстрых нейтронах.

Проект «Прорыв» осуществляется в рамках федеральной целевой программы «Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010 — 2015 годов и на перспективу до 2020 года». На сегодняшний день в девяти центрах ответственности проекта трудятся специалисты ведущих научных, проектных и производственных организаций Росатома.

В ближайшие пять лет на площадке Сибирского химического комбината планируется возвести опытно-демонстрационный энергетический комплекс в составе энергоблока с реактором БРЕСТ-ОД-300 со свинцовым теплоносителем и замыкающего ядерный топливный цикл пристанционного завода, который включает в себя модуль переработки облученного смешанного уран-плутониевого (нитридного) топлива и модуль фабрикации/рефабрикации для изготовления стартовых твэлов из привозных материалов, а впоследствии твэлов из переработанного облученного ядерного топлива.

Система управления проектом «Прорыв» в 2014 году победила во Всероссийском конкурсе «Проектный Олимп», проводимом Аналитическим центром при Правительстве Российской Федерации, в номинации «Системы управления проектами с совокупным бюджетом более 500 млн руб. в госкорпорациях, институтах развития, государственных компаниях».

Научный руководитель проектного направления «Прорыв» Евгений Олегович Адамов:
«Проект «Прорыв» сегодня выполняется с опережением сроков по отношению к другим проектам ядерной энергетики мирового уровня примерно на 10 лет, более половины НИОКР по проекту завершены. Внедрение результатов проекта поэтапно в диапазоне 2020-2030-х гг. даст старт развитию крупномасштабной ядерной энергетики, создаст предпосылки укрепления России в качестве лидера на мировом рынке ядерных технологий и продуктов».

Многопрофильность проекта, потребовавшая привлечения ряда отраслевых предприятий, университетов и институтов РАН, определила необходимость возвращения к практике проектного управления, некогда успешно использованной при решении задач создания ядерного оружия и ракетных средств его доставки. Вместо формирования новых предприятий, как в эпоху первого атомного проекта, на существующих профильных базовых предприятиях ГК «Росатом» были выделены Центры ответственности (ЦО) по реакторным установкам, разработки технологий смешанного уран-плутониевого топлива, по переработке ОЯТ, обращению с РАО, созданию кодов нового поколения. Данные ЦО объединены в рамках проектного подхода под единым научным и административным руководством. Такой метод управления является для отрасли пилотным, и это еще одна новация, которая в случае успеха будет применяться в дальнейшем.

3D модель ОДЭК проекта Прорыв площадка СХК

Основные положения проекта

1. Исключение тяжелых аварий АЭС (реактивностные, потери охлаждения, пожары, взрывы), требующих эвакуации населения.
2. Замыкание ядерного топливного цикла для полного использования энергетического потенциала уранового сырья.
3. Последовательное приближение к радиационно-эквивалентному захоронению РАО (это означает, что на хранение будут отправлены отходы с той же радиоактивностью, что и извлеченное ранее из недр сырье).
4. Технологическое усиление нераспространения ядерного оружия (новые реакторы не могут использоваться для его производства).
5. Приведение капитальных затрат при сооружении АЭС с быстрыми реакторами, по крайней мере, до уровня АЭС с реакторами на тепловых нейтронах.
6. Обеспечение конкурентоспособности ядерной энергетики в сравнении с другими видами электрогенерации.
7. Обеспечение масштабного развития ядерной энергетики России к концу текущего столетия до 350 ГВт на существующей минеральной ресурсной базе (фактически, создается база для крупномасштабной ядерной энергетики).
8. Переработка ОЯТ, включая накопленные тепловыми реакторами объемы.
9. Разработка и утверждение стратегии коммерциализации.

Проект Прорыв – ОДЭК инфографика ЗЯТЦ на площадке ПЯТЦ

Центры ответственности

Центр ответственности (ЦО) представляет собой выделенное подразделение базового предприятия, объединяющее группу высококвалифицированных специалистов, обладающих необходимым набором компетенций для решения научно-технических задач в рамках частных проектов «Прорыва».

Частное учреждение Госкорпорации «Росатом» «Инновационно-технологический центр проекта «Прорыв»» (ИТЦП) является системным интегратором проекта по техническому заданию, утвержденному ГК «Росатом», выдающим технические задания на частные проекты, осуществляющие ключевые научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по обликовому проекту объектов «Прорыва». Частное учреждение «ИТЦП «Прорыв»» создает и поддерживает единое информационное пространство, а также математические модели проекта.

На базе Частного учреждения «ИТЦП «Прорыв» функционирует три Центра ответственности:

1. ЦО объединённый проект «Разработка базовых технологий переработки ОЯТ и обращения с РАО»
Основной целью ЦО является создание базовых технологий и экспериментального оборудования для переработки ОЯТ и обращения с РАО для МП ОДЭК в рамках формирования в России крупномасштабной ядерной энергетики с естественной безопасностью на основе ЗЯТЦ с использованием реакторов на быстрых нейтронах.

2. ЦО «Разработка, изготовление и передача в эксплуатацию опытно-промышленных технологических линий (ОПТЛ) ПЯТЦ»
Ключевая цель деятельности ЦО – надзор за эффективностью и соответствием техническим требованиям при разработке, изготовлении и передаче в эксплуатацию опытно-промышленных технологических линий пристанционного ядерного топливного цикла (ПЯТЦ), включая модуль фабрикации/рефабрикации (МФР), модуль переработки отработавшего ядерного топлива ректоров на быстрых нейтронах (МП).

3. ЦО «Интегрирующие проекты»
Данный центр ответственности занимается создание единого упорядоченного массива актуальной информации проектного направления «Прорыв», содержащего оптимизированную проектно-сметную, конструкторскую, технологическую документацию об объектах и моделях. Такой подход позволяет в виртуальном пространстве получить 3D представление объекта, характеризующее глубину и детализацию его проработки и обоснования, а также имитировать все стадии его жизненного цикла для опережающего анализа характеристик объекта и технологического процесса и своевременной оптимизации технических решений, в том числе по выводу объекта из эксплуатации и реабилитации территории.

4. ЦО объединённый проект «Разработка твэл и ТВС со СНУП-топливом, технологий для их производства (Плотное топливо и КМ)»
Расположен на базе АО «ВНИИНМ». Основными задачами ЦО являются разработка твэлов и ТВС со СНУП-топливом, технологий для их производства, разработка технологии для фабрикации твэлов и ТВС, а также конструкционных материалов твэлов и ТВС.

5. ЦО «БРЕСТ»
Функционирует на базе АО «НИКИЭТ» и отвечает за реализацию частного проекта БРЕСТ-ОД-300. Реакторная установка БРЕСТ-ОД-300 предназначена для практического подтверждения основных технических решений, закладываемых в реакторные установки со свинцовым теплоносителем в замкнутом ядерном топливном цикле, и основных положений концепции естественной безопасности, на которой эти решения основываются.

6. ЦО «БН-1200»
Функционирует на базе АО «ОКБМ Африкантов», основная цель — разработка материалов проекта энергоблока нового поколения с реактором на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем БН-1200.

7. ЦО «Коды нового поколения»
Сформирован в 2013 г. на базе ИБРАЭ РАН. Основной задачей центра ответственности является разработка универсальных расчетных кодов для моделирования различных режимов работы действующих и проектируемых АЭС с реакторными установками на быстрых нейтронах с жидкометаллическими теплоносителями и объектов замкнутого ядерного топливного цикла, а также воздействия этих объектов на человека и окружающую среду.

8. ЦО «Проектные коды»
Расположен на базовом предприятии АО «ГНЦ РФ-ФЭИ». Данный ЦО отвечает за разработку проектных кодов.

9. ЦО «Проектирование ОДЭК и ПЭК»
ЦО отвечает за проектирование опытно-демонстрационного энергокомплекса (ОДЭК) и создание на его основе промышленного энергокомплекса (ПЭК).
Информационный обмен между участниками проекта «Прорыв» осуществляется в рамках Единого информационного пространства (ЕИП) проекта.

ЕИП – совокупность каналов передачи данных, аппаратно-программного обеспечения и методологий, обеспечивающая совместную работу участников проекта, создание, наполнение и использование информационной модели проекта «Прорыв», общие информационные сервисы для частных проектов, интеграцию с ИТ-системами частных проектов (ИТЧП).
Основными компонентами ЕИП являются защищенная сеть передачи данных и информационные ресурсы ЕИП.

Переработать и замкнуть

Проекты реакторов будущего и с натриевым, и со свинцовым теплоносителем почти готовы, но готов ли «Росатом» замкнуть на них ядерный топливный цикл? «Лаб. СР» выясняла, чего достигли к настоящему времени разработчики технологий обращения с ОЯТ и РАО быстрых реакторов.

Для начала вспомним, какие технические задачи поставил «Прорыв» перед радиохимиками. Во-первых, надо обеспечить возможность переработки ОЯТ с коротким временем послереакторной выдержки. Во-вторых, извлечь из ОЯТ 99,9% делящихся материалов, которые пойдут в новое топливо. В-третьих, необходимо удовлетворить требование о предотвращении распространения ядерных материалов — для этого не выделять при переработке ОЯТ плутоний в чистом виде, а только в смеси с ураном. Четвертая задача — минимизировать время потенциальной опасности для окружающей среды образующихся высокоактивных отходов и объем долгоживущих радиоактивных отходов, в соответствии с законодательством подлежащих глубинному подземному захоронению. Чтобы ее выполнить, надо в первую очередь научиться выделять из ОЯТ альфаактивные нуклиды америция и кюрия. «Потом их нужно еще и разделить, чтобы сразу вернуть в топливный цикл америций с целью его сжигания в реакторе, а кюрий выдерживать не менее 70 лет для распада относительно короткоживущих изотопов, и только после этого оставшийся кюрий и образовавшиеся продукты распада тоже вернуть в топливный цикл. То есть осуществить фракционирование продуктов деления ядерного топлива, и это пятое требование», — говорит главный технолог проекта по разработке технологий пристанционной гидрометаллургической переработки ОЯТ Константин Двоеглазов.

В проекте «Прорыв» рассматриваются три технологии переработки: гидрометаллургическая, пирохимическая и комбинированная.

Гидрометаллургическая почти готова — уже с середины 2019 года можно приступать к корректировке проектной документации модуля переработки ОЯТ реактора БРЕСТ-ОД-300 в варианте, удовлетворяющем требованиям проекта «Прорыв». Основные операции проверены не только на моделях, но и на оксидном и нитридном ОЯТ. «Уже переработано 12 ТВС с отработанным МОКС-топливом реактора БН-600, — рассказывает научный руководитель, главный технолог объединенного проекта по разработке базовых технологий переработки ОЯТ и обращения с РАО в ИТЦП «Прорыв»Андрей Шадрин. — Подтверждено, что технология работает. Мы убедились, что нет потерь делящихся материалов выше допустимых значений». Технология переработки нитридного ОЯТ отличается от переработки МОКС только на головных операциях (до стадии растворения) — для нитридного топлива надо обеспечить взрывои пожаробезопасность. Технические решения разработчики подготовили и проверили на необлученном топливе и частично на облученном нитридном топливе.

«При этом надо понимать, что по мере того, как будут повышать глубину выгорания топлива, потребуется доработать гидрометаллургическую технологию, предотвращая выпадение в осадок продуктов деления при переработке ОЯТ, — отметил директор отделения по обращению с РАО и ОЯТ ВНИИНМ Владимир Кащеев. — Кроме того, пока мы не освоили в промышленном масштабе операции разделения америция и кюрия и совместного выделения урана и плутония». Последние две задачи — дело времени. Америций и кюрий уже разделяли на опытнопромышленном оборудовании. Выделение урана и плутония можно освоить там же, в лабораторных условиях возможность решить эту задачу уже подтверждена.

Освоение пирохимической технологии требует больше времени, но у пирохимии есть ряд преимуществ перед гидрометаллургией. Во-первых, она позволяет перерабатывать ОЯТ уже в первый год после выгрузки из реактора — если использовать гидрометаллургический метод, ждать придется как минимум два года. Во-вторых, при переработке ОЯТ с высоким выгоранием и короткой послереакторной выдержкой гидрометаллургия обязывает придумывать сложные технологические схемы для работы с тепловыделяющими продуктами деления топлива. Разработчики полагают, что перспективна комбинированная технология — пирохимические головные операции и гидрометаллургические операции очистки урана и плутония, а также выделения и разделения америция и кюрия. Комбинированная технология позволит проблему тепловыделяющих продуктов деления решить на пирохимическом переделе, а гидрометаллургию использовать для доочистки от радиоактивных примесей продуктов, возвращаемых в топливный цикл.

«Если бы модуль переработки топлива в составе ОДЭК в Северске нужно было строить к 2020 году, как изначально планировалось, то выбора бы уже не было: мы вынуждены были бы полностью отказаться от пирохимических методов и проектировать модуль исключительно под гидрометаллургию. Но сроки сооружения модуля отодвинулись, так что появилось время вернуться и доработать пирохимию, — говорит Андрей Шадрин. — Объект переработки ОЯТ надо начинать строить за пять лет до первой выгрузки ОЯТ из реактора. Думаю, через три года будем готовы выдать проектировщикам необходимые исходные данные. Однако интенсивные НИОКР в области пирохимии потребуют еще минимум пять лет».

Источник: Проект «Прорыв»

Источник: Газета атомной отрасли «Страна Росатом»

 

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.