Westinghouse и швейцарское ядерное подразделение Ansaldo Energia, Ansaldo Nucleare, начинают сотрудничество в разработке атомной электростанции на основе технологии реактора на быстрых нейтронах со свинцовым охлаждением (LFR). Обе компании, которые уже по отдельности проводили работы над проектами реакторов на быстрых нейтронах, заявили, что планируют «продвигать общий проект для достижения максимального синергетического эффекта, объединения опыта в разработке, испытаниях и лицензировании, а также согласования действий партнеров и цепочки поставок».
Альянс, который является результатом соглашения, представленного 3 октября, и предыдущей совместной работе компаний, «ускорит развитие технологии LFR», - сказала д-р Рита Баранвал, главный технический директор компании Westinghouse. «Мы разрабатываем экономически конкурентоспособную, универсальную и устойчивую атомную электростанцию, которую можно развернуть для удовлетворения потребностей различных сообществ и развивающихся энергетических рынков, включая централизованное теплоснабжение, производство водорода и опреснение воды», - сказала она.
Ansaldo и Westinghouse более 40 лет работают над разработкой технологии легководных реакторов (LWR) в рамках проектов станций AP600 и AP1000. Компании инвестируют в технологию LFR в течение последних 20 лет.
LFR: малоизвестный тип реактора на быстрых нейтронах.
LFR - это концепция реактора на быстрых нейтронах, охлаждаемого расплавленным свинцом или сплавами на его основе (обычно эвтектической смесью свинца и висмута). Это дает преимущество перед быстрыми реакторами с натриевым охлаждением (SFR) - наиболее зрелой из всех концепций быстрых реакторов - поскольку свинец является умеренно активным металлом и не вступает в быструю реакцию с водой и воздухом, как натрий. Однако реакторы на быстрых нейтронах работают при высоких температурах и давлении, близком к атмосферному, что возможно благодаря очень высокой температуре кипения теплоносителя (до 1 743°C) и его очень низкому парциальному давлению. Однако по сравнению с реакторами SFR, которые широко продемонстрированы и даже находятся в коммерческой эксплуатации, концепции LFR по-прежнему остаются в рамках исследовательских задач.
«В случае с LFR эти проблемы связаны с высокой температурой плавления свинца; его непрозрачностью; массой теплоносителя в результате его высокой плотности; и возможностью коррозии при контакте теплоносителя с конструкционными сталями», - отмечает Международный форум Gen IV.
Тем не менее, также отмечается, что LFR «обладает отличными возможностями управления материалами, поскольку работает в спектре быстрых нейтронов и использует замкнутый топливный цикл для эффективного преобразования плодородного урана. Его также можно использовать в качестве горелки для сжигания актинидов из отработанного топлива легководных реакторов и в качестве горелки/размножителя с ториевыми матрицами. Важной особенностью LFR является повышенная безопасность, обусловленная выбором расплавленного свинца в качестве относительно инертного теплоносителя низкого давления. С точки зрения устойчивости, свинец более доступен даже в случае развертывания большого количества реакторов. Что еще более важно, как и в других быстрых системах, устойчивость топлива значительно повышается благодаря конверсионным возможностям топливного цикла LFR. Так как в них используется жидкий теплоноситель с очень высоким запасом кипения и безвредным взаимодействием с воздухом или водой, концепции LFR предлагают значительный потенциал с точки зрения безопасности, упрощения конструкции, устойчивости к распространению и результативных экономических показателей».
Интерес к LFR растет.
Ansaldo возглавила один из первых в мире проектов LFR в 2006 году с Европейской системой свинцового охлаждения (ELSY) и большим консорциумом других европейских организаций, стремясь продемонстрировать осуществимость конкурентоспособного и безопасного LFR. Несмотря на то, что проект ELSY завершился в 2010 году, разработка LFR продолжилась в рамках программы Европейского перспективного демонстрационного реактора со свинцовым охлаждением (LEADER), в результате которой был разработан концептуальный проект системы бассейнового типа ALFRED мощностью 300 МВт. Целью программы LEADER была демонстрация европейского реактора мощностью 630 МВт (ELFR) в промышленных масштабах к 2040 году.
В 2013 году, после окончания финансирования программы LEADER Европейским Союзом, компания Ansaldo привлекла несколько европейских организаций в рамках консорциума FALCON (Fostering ALfred CONstruction) для строительства маломасштабного демонстрационного реактора. «FALCON уже способствовал получению целевого кредита для реализации соответствующих экспериментальных установок в Румынии - в дополнение к строящимся в Великобритании на площадке Ansaldo Nuclear Ltd Wolverhampton и исторически присутствующим в Италии в ENEA Brasimone», - говорится в сообщении компании.
Усилия Westinghouse были сосредоточены на LFR мощностью 465 МВт. Компания предлагает поэтапный подход к LFR, начиная с прототипа блока меньшей мощности, в котором могут использоваться решения и материалы с более высокой технологической готовностью для ускорения времени развертывания. В частности, Westinghouse в июле 2020 года получила 10 миллионов фунтов стерлингов на разработку LFR. Однако этот проект не вошел в число шести проектов усовершенствованных модульных реакторов (AMR), которые правительство Великобритании отобрало для финансирования в рамках программы pre-FEED в сентябре.
Еще один проект LFR - российский 300-МВт реактор БРЕСТ-300, строительство которого началось в июне 2021 года. Реактор будет работать на смешанном уран-плутониевом нитридном топливе, специально разработанном для этой установки.
Некоторые частные компании также работают над базовыми проектами реакторов LFR. Итальянская компания Newcleo (ранее Hydromine), которая разрабатывает ММР на жидком свинце LFR-TL-X, намерена завершить его проектирование и реализовать неядерный промышленный прототип в течение пяти лет. Компания также разрабатывает концепции LFR мощностью 30 МВт и 200 МВт. Шведская компания LeadCold отдельно разрабатывает реактор SEALER (Swedish Advanced Lead Reactor) мощностью 55 МВт и более компактную версию микрореактора для его применения в условиях Арктики. Совместное предприятие Uniper и LeadCold в феврале получило от Шведского энергетического агентства финансирование в размере 10 миллионов долларов на строительство демонстрационной установки SEALER на площадке завода OKG в Оскарсхамне.
Несмотря на то, что Ansaldo и Westinghouse не предоставили подробностей о запланированной совместной конструкции LFR, они заявили, что их соглашение основывается на разработках Великобритании, США, Италии и Румынии, в которых установлено более 10 самых современных испытательных установок на основе свинца.
Целью соглашения компаний о сотрудничестве по разработке LFR является «ступенчатое улучшение производительности по сравнению с традиционными ядерными технологиями, включая улучшение экономичности, универсальность рынка за пределами электроэнергии и повышение устойчивости».
