EDN: EBSPTT
Авторы
Мосеев А.Л.
Организация
Акционерное общество «Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского», Обнинск, Россия
Мосеев А.Л. – старший научный сотрудник. Контакты: 249033, Калужская обл., Обнинск, пл. Бондаренко, д. 1. Тел: (484) 399-70-00 (доб. 87-80); e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Аннотация
В настоящее время в России рассматриваются несколько различных моделей организации двухкомпонентной ядерно-энергетической системы. Целью данной работы является исследование возможности долгосрочного топливообеспечения системы ядерной энергетики. Используется понятие управляемости топливообеспечением. Рассматриваются системы ядерной энергетики с различной структурной организацией генерирующих мощностей и замкнутым ядерным топливным циклом. Для решения основной проблемы современной ядерной энергетики, состоящей в значительном накоплении объемов ОЯТ и РАО тепловых реакторов и неэффективном использовании природного урана, на основе математического моделирования проведен сравнительный анализ моделей двухкомпонентной ядерно-энергетической системы с тепловыми и быстрыми натриевыми реакторами. Представлены две принципиальные схемы этих моделей. Моделирование сценариев выполняется с помощью компьютерного кода CYCLE. Одна из моделей представляет собой систему ядерной энергетики с интенсивным наращиванием мощностей быстрых реакторов (с КВ~1,0) с использованием для их старта всего имеющегося в системе плутония (из отработавшего ядерного топлива тепловых и быстрых реакторов) с дальнейшим постепенным превращением в однокомпонентную модель одних быстрых реакторов. Альтернативная модель – это модель двухкомпонентной ядерно-энергетической системы с тепловыми и быстрыми реакторами, работающими в едином замкнутом ядерном топливном цикле, где запасы отработавшего ядерного топлива реакторов всех типов в течение рассматриваемого интервала времени полностью перерабатываются и весь избыточный выделенный плутоний используется для изготовления смешанного уран-плутониевого топлива. Показано, что альтернативная модель на основе технологий быстрых и усовершенствованных тепловых реакторов может более гибко решить основные проблемы современной ядерной энергетики. Представлены результаты моделирования сценариев ядерного топливного цикла для рассматриваемых двухкомпонентных систем ядерной энергетики. Продемонстрированы преимущества и недостатки предложенных подходов к замыканию ядерного топливного цикла.
Ключевые слова
быстрый реактор, двухкомпонентная ядерная энергетика, коэффициент воспроизводства, минорные актиниды, моделирование, отработавшее ядерное топливо, рециклирование, состав плутония, управление запасами, ядерный топливный цикл, ядерная энергетическая система
Полная версия статьи (PDF)
Список литературы
- Андрианов А.А., Валуев О.Н., Гурин А.В., Квятковский С.А., Косоуров Е.К., Крянев А.В., Купцов И.С., Макеева И.Р., Молоканов Н.А., Мосеев А.Л., Муравьёв Е.В., Павлов А.С., Плотников А.С., Птицын П.Б., Родионова Е.В., Теплов П.С., Фёдоров М.И., Фесенко Г.А. Программные комплексы технико-экономического моделирования, анализа и оценки систем ядерной энергетики и объектов использования атомной энергии: каталог. М.: ЦАИР, частное учреждение «Наука и инновации», 2021. 86 с.
- MESSAGE – Model for Energy Supply Strategy Alternatives and Their General Environmental Impact. User Manual (DRAFT). Vienna: International Atomic Energy Agency, June 2007. Доступно на: www.iiasa.ac.at (дата обращения 26.02.2026).
- Филиппов С.П. и др. Прогноз развития энергетики мира на основе модернизированной модели GEM. Сб. докл. 5-й межд. конф. «Управление развитием крупномасштабных систем (MLSD’2011)». Москва, Россия, 3–5 октября 2011. М.: ИПУ РАН, 2011. С. 387–389.
- Лейпунский А.И. Место быстрых реакторов в атомной энергетике. Сб. докл. симпозиума СЭВ «Состояние и перспективы работ по созданию АЭС с реакторами на быстрых нейтронах». 1968. Обнинск: 1968. Т. 1, с. 11–16.
- Белая книга ядерной энергетики. Под общ. ред. Адамова Е.О. М.: НИКИЭТ, 2001. 269 с.
- Велихов Е.П., Гагаринский А.Ю., Субботин С.А., Цибульский В.Ф. Эволюция энергетики в 21 веке. М.: ИздАт, 2008. 160 с.
- Каграманян В.С., Калашников А.Г., Капранова Э.Н., Пузаков А.Ю. Сравнение характеристик
топливных циклов стационарной ядерной энергетики на основе реакторов ВВЭР-ТОИ и БН-1200. Известия вузов. Ядерная энергетика, 2014, № 4, с. 92–100. EDN: TSMKKP. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2014.4.10.
- Двухкомпонентная ядерная энергетическая система с тепловыми и быстрыми реакторами в замкнутом ядерном топливном цикле. Под ред. академика РАН Пономарева-Степного Н.Н. М.: ТЕХНОСФЕРА, 2016. 160 с.
- Адамов Е.О., Каширский А.А., Муравьёв Е.В., Толстоухов Д.А. Структура и параметры двухкомпонентной ядерной энергетики при переходе к замыканию ядерного топливного цикла. Известия Российской академии наук. Энергетика, 2016, № 5, с. 14–32. EDN: WRJCHH.
- Декусар В.М., Мосеев А.Л., Мосеев П.А. Характеристики топливных циклов ядерно-энергетических систем, основанных на совместной работе быстрых и тепловых реакторов. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2017, № 3, c. 210–221. EDN: ZGQHFF.
- Цибульский В.Ф., Андрианова Е.А. Быстрые реакторы с умеренным воспроизводством и структура ядерной энергетики. Атомная энергия, 2018, т. 125, № 2, c. 71–73. EDN XWXNVZ.
- Каграманян В.С., Чебесков А.Н., Декусар В.М., Гурская О.С. Решение проблемы ОЯТ тепловых реакторов в двухкомпонентной системе атомной энергетики. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2019, № 2, c. 117–126. EDN: LAQCYS.
- Баканов М.В., Гулевич А.В., Клинов Д.А., Троянов В.М. Двухкомпонентная ядерная энергетика с замкнутым топливным циклом и роль реакторов на тепловых и быстрых нейтронах. Труды межд. конф. «Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики» (МНТК-2018). Москва, АО «Концерн Росэнергоатом», 2018, с. 7–8.
- Муравьев Е.В. Оптимизация двухкомпонентной ЯЭС на основе реакторов РБН и ТР. Труды межд. конф. «Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики» (МНТК-2018). Москва, АО «Концерн Росэнергоатом», 2018, с. 468–478.
- Муравьев Е.В. Концепция двухкомпонентной ядерной энергетики России в рамках стратегии развития. Энергетическая политика, 2017, № 3, с. 49–59. EDN: ZREKQH.
- Зродников А.В., Коробейников В.В., Мосеев А.Л., Егоров А.Ф., Декусар В.М. Выбор структуры двухкомпонентной ЯЭС с оптимальным учётом экспортного потенциала и технико-экономическими показателями. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2021, № 2, с. 52–63. EDN: AWPFBR.
- Алексеев П.Н., Баланин А.Л., Гулевич А.В., Декусар В.М., Егоров А.Ф., Клинов Д.А., Коробейников В.В., Марова Е.В., Маслов А.М., Мосеев А.Л., Невиница В.А., Теплов П.С., Троянов В.М., Фомиченко П.А., Шепелев С.Ф. Облик двухкомпонентной ядерно-энергетической системы на базе ВВЭР и реакторов БН. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2022, № 4, с. 59–74. EDN: SERQAA.
- Декусар В.М., Каграманян В.С., Калашников А.Г., Коробейников В.В., Коробицын В.Е., Клинов Д.А. Разработка математической модели топливного цикла атомной энергетики, состоящей из тепловых и быстрых реакторов. Известия вузов. Ядерная энергетика, 2010, № 4, с. 119–132. EDN: NUTFRF.
- Калашников А.Г., Мосеев А.Л., Декусар В.М., Коробейников В.В., Мосеев П.А. Развитие программного комплекса CYCLE для системного анализа ядерного топливного цикла. Известия вузов. Ядерная энергетика, 2016, № 1, с. 91–99. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2016.1.10. EDN: VTOELZ.
- Декусар В.М., Мосеев А.Л., Пупко Л.П. Модель топливного цикла быстрого реактора, реализованная в коде CYCLE. Препринт ФЭИ-3298. Обнинск: ФЭИ, 2022. 24 с.
- Мосеев А.Л., Стогов В.Ю., Пупко Л.П. Модель топливного цикла перспективных ВВЭР, реализованная в коде CYCLE. Препринт ФЭИ-3307. Обнинск: ФЭИ, 2024. 23 с.
- Яценко Е.М., Чебесков А.Н., Каграманян В.С., Калашников А.Г. Методика эквивалентирования плутония различного изотопного состава применительно к системным исследованиям в атомной энергетике. Известия вузов. Ядерная энергетика, 2012, № 1, c. 31–41. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2012.1.04. EDN: OWYCYN.
- Мосеев А.Л., Декусар В.М., Коробейников В.В., Елисеев В.А. Исследования потенциала двухкомпонентной системы ЯЭ в разных условиях её развития. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2019, № 2, c. 189–205. EDN: UNIYMP.
УДК 621.039.516.4
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2026, выпуск 2, с. 131–143
