Подготовили Саморевич А.И., Кужелев А.П.

Введение IV поколение реакторов пока ещё представляют собой набор теоретических конструкций ядерных реакторов, которые в настоящее время изучаются. Большинство из этих проектов, как правило, не ожидаются и будут доступны для коммерческого строительства к 2030 году, за исключением версии сверхвысокотемпературного реактора (Very High Temperature Reactor, VHTR) который будет построен к 2021 году.

Введение Во всём мире, как правило, в настоящее время используются ядерные реакторы II и III поколения, а реакторы I поколения уже не используются

Типы реакторов IV поколения Среди реакторов IV поколения выделяют три типа реакторов на тепловых нейтронах ( E от 0,005 эВ до 0,5 эВ) и три типа реакторов на быстрых нейтронах (Е от 0,2 МэВ до 20 МэВ)

Реакторы на тепловых нейтронах: Сверхвысокотемпературные реакторы (Very High Temperature Reactor, VHTR) Сверхкритический реактор с водяным охлаждением (Supercritical water cooled reactor, SCWR) Жидкосолевой реактор (Molten salt reactor, MSR)

Сверхвысокотемпературный реактор (VHTR) Мощность реактора 600 МВт Активная зона охлаждается гелием Графитовый замедлитель

Сверхвысокотемпературный реактор (VHTR) Преимущества: Высокая эффективность (50%) Максимальная безопасность Уран и торий в качестве топлива Используется гелий в качестве охладителя, который не радиоактивен Рассматривается в качестве самой многообещающей и перспективной системы, направленной на выработку водорода. Недостатки: Графит в качестве замедлителя Высокие тепловые нагрузки

Сверхкритический реактор с водяным охлаждением (SCWR) Реакторы высокотемпературн ые, работающие при высоком давлении с водяным охлаждением, при таких давлении и температуре, когда не существует разницы между состоянием жидкости и пара. Мощность 1700 МВт

Сверхкритический реактор с водяным охлаждением (SCWR) Преимущества: Высокая эффективность (45%) Простая структура Недостатки: Турбина, как и в кипящем реакторе, омывается радиоактивной водой Сильное давление в контуре (250 бар)

Жидкосолевой реактор (MSR) Урановое топливо расплавляется в соли фторида натрия, циркулирующей по графитовым каналам активной зоны. Тепло, вырабатывающееся в расплавленной соли, отводится во второй контур. Базисная установка имеет мощность 1000 МВт.

Преимущества: Зона реактора расплавлена Первичный и вторичный контур находятся при нормальном давлении В качестве топлива используется уран, торий и плутоний, а также их оксиды Перспективная система в качестве производства водорода и переработке угля Недостатки: В первичном контуре используется только LiF 3 цикла В первичном контуре образуются побочные продукты, которые должны удалятся из него Графит в качестве замедлителя Жидкосолевой реактор (MSR)

Реакторы на быстрых нейтронах Газоохлаждаемый быстрый реактор (Gas cooled fast reactor, GFR) Быстрый реактор с натриевым охлаждением (Sodium cooled fast reactor, SFR) Быстрый реактор с охлаждением расплавом свинца (Lead cooled fast reactor, LFR)

Газоохлаждаемый быстрый реактор (GFR) Гелиевое охлаждение Работает при температуре 850 ° с мощностью выше чем в высокотемператур ных реакторах

Газоохлаждаемый быстрый реактор (GFR) Преимущества: Простая структура Используется гелий в качестве охладителя, который не радиоактивен Имеет жаропрочную основу Перспективная система в качестве производства водорода и переработке угля Короткий период полураспада ядерных отходов В качестве топлива используется уран, торий и плутоний, а также их оксиды Недостатки: высокие тепловые нагрузки высокий поток нейтронов

Быстрый реактор с натриевым охлаждением (SFR) Жидконатриев ое охлаждение При увеличении температуры реактора уменьшается скорость деления топлива

Быстрый реактор с натриевым охлаждением (SFR) Преимущества: Воспроизводство топлива Пассивно безопасный Первичный и вторичный контур находятся при нормальном давлении Короткий период полураспада ядерных отходов Недостатки: 3 цикла Натрий в качестве теплоносителя Сложные и дорогостоящие системы реактора

Быстрый реактор с охлаждением расплавом свинца (LFR) Охлаждается свинцом либо свинцом с висмутом Длительный период эксплуатации активной зоны Мощность от 300 МВт до 1200 МВт

Быстрый реактор с охлаждением расплавом свинца (LFR) Преимущества: Низкие тепловые нагрузки Первичный контур при нормальном давлении Работает без насосов Свинец имеет высокую температуру кипения и хорошие защитные свойства от излучения Короткий период полураспада ядерных отходов Недостатки: Охлаждающий свинец должен всегда находиться в жидком состоянии

Достоинства и недостатки ядерных реакторов IV поколения Период полураспада ядерных отходов в десятки раз меньше, чем у нынешних ядерных реакторов Расход ядерного топлива меньше в сотни раз, при выходе такого же количества энергии Возможность использования альтернативных видов топлива, таких как торий и плутоний из ядерного оружия, нет необходимости производить обогащение урана

Достоинства и недостатки ядерных реакторов IV поколения Низкие экономические расходы по содержанию реакторов Перспективные системы в качестве производства водорода и переработке угля Высокий уровень безопасности, долгий срок службы Недостатки: Очень сложны и дорогостоящи в строительстве