Ядерные реакторы следующего поколения: МАГАТЭ и МФП призывают к ускоренному внедрению соответствующих технологий

МАГАТЭ и Международный форум «Поколение IV» (МФП) — инициатива, которая объединяет 13 стран и ориентирована на развитие ядерно-энергетических технологий следующего поколения — призвали к активизации усилий по обеспечению приоритетной разработки инновационных ядерно-энергетических систем для решения проблем, обусловленных изменением климата.

Участники 14-го ежегодного совещания МФП — МАГАТЭ по вопросам взаимодействия, которое было проведено в виртуальном формате на фоне продолжающейся в мире пандемии, обсудили прогресс в области исследования, проектирования и разработки инновационных ядерно-энергетических систем, в том числе применительно к ядерной безопасности, устойчивости с точки зрения распространения, экономическим аспектам, вопросам обучения и подготовки кадров. (Фото: РОСАТОМ)

МАГАТЭ и Международный форум «Поколение IV» (МФП) — инициатива, которая объединяет 13 стран и ориентирована на развитие ядерно-энергетических технологий следующего поколения — призвали к активизации усилий по обеспечению внедрения инновационных ядерно-энергетических систем в приоритетном порядке в целях решения проблем, обусловленных изменением климата.

Этот призыв прозвучал в ходе 14-го ежегодного совещания МФП — МАГАТЭ по вопросам взаимодействия, в котором приняли участие руководящие сотрудники МАГАТЭ и члены МФП — представители ряда стран, Европейской комиссии и Агентства по ядерной энергии Организации экономического сотрудничества и развития (АЯЭ/ОЭСР), выполняющего функцию технического секретариата МФП. Участники этого состоявшегося на прошлой неделе совещания, которое было проведено в виртуальном формате на фоне продолжающейся в мире пандемии, помимо всего прочего, обсудили прогресс в области исследования, проектирования и разработки инновационных ядерно-энергетических систем, в том числе применительно к ядерной безопасности, устойчивости с точки зрения распространения, экономическим аспектам, вопросам обучения и подготовки кадров.

«Участники призвали активизировать меры, призванные содействовать внедрению этих инновационных технологий в более сжатые сроки, что может в значительной мере облегчить переход к низкоуглеродным энергетическим системам в мировом масштабе», — отметил сопредседатель состоявшегося 8 июля совещания и руководитель Секции развития ядерно-энергетических технологий МАГАТЭ Стефано Монти.

МФП был учрежден в 2000 году для осуществления научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР), необходимых для создания потенциала технической осуществимости, безопасности и производительности реакторных систем следующего поколения, которые предполагают масштабные изменения в методах проектирования, конструкции топлива, подборе материалов и конфигурации систем по сравнению с существующими на сегодняшний день технологиями. МФП отобрал шесть концепций реакторных технологий для целей дальнейшего проведения НИОКР, включая реактор на быстрых нейтронах с газовым теплоносителем, реактор на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем, жидкосолевой реактор, сверхкритический водоохлаждаемый реактор, реактор на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем и сверхвысокотемпературный реактор.

Повышение устойчивости ядерной энергетики

Хотя внедрения инновационных реакторов в более широких масштабах можно ожидать лишь после 2030 года, Китай завершает сооружение усовершенствованного модульного высокотемпературного газоохлаждаемого реактора, а в России на Белоярской АЭС уже давно эксплуатируются два реактора на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем — БН-600 и БН-800. По сравнению с обычными реакторами, реакторы на быстрых нейтронах вырабатывают из загруженного в них топлива до 70 раз больше энергии за счет того, что ее источником являются «быстрые» нейтроны, которые не подвергаются действию замедлителя; такие реакторы в значительной мере повышают устойчивость ядерной энергетики. Кроме того, они способствуют существенному снижению объемов, токсичности и времени жизни образующихся в итоге радиоактивных отходов.

В ходе этого совещания, созываемого для обсуждения представляющих общий интерес направлений деятельности и принятия решений по ключевым областям сотрудничества, участники ознакомились с деятельностью МАГАТЭ в области инновационных реакторных технологий, экономики ядерной энергетики, информирования общественности, а также с новой услугой в рамках международного проекта МАГАТЭ по инновационным ядерным реакторам и топливным циклам (ИНПРО), которая получила название «Аналитическая поддержка для повышения устойчивости ядерной энергетики» (ASENES). МАГАТЭ также представило информацию о своей деятельности в области обеспечения безопасности усовершенствованных реакторов и учета требований гарантий при проектировании, в том числе о совместных с МФП усилиях по формулированию четкого определения устойчивости с точки зрения распространения для использования в рамках методологии ИНПРО.

Члены МФП презентовали информацию об анализе влияния растущего удельного веса возобновляемых источников с переменным характером выработки энергии на перспективы внедрения инновационных реакторных систем и обсудили деятельность МФП в области обеспечения безопасности реакторов следующего поколения. Обсуждались также направления для будущего сотрудничества, в том числе модульные реакторы малой мощности (ММР), при этом члены МФП поддержали призыв к тому, чтобы уделять теме ММР более пристальное внимание.

Председатель МФП Хидеки Камиде, представляющий Японию, отметил, что одним из предметов взаимного интереса, является перспектива интеграции ядерных и возобновляемых источников энергии, в том числе для производства водорода. Водород, получаемый с помощью низкоуглеродных источников энергии, может использоваться для различных применений, направленных на снижение выбросов в промышленности, транспорте и жилищном хозяйстве.

НИОКР в области производства водорода

МАГАТЭ и МФП согласились последовательно выполнять предложенные на совещании рекомендации, в том числе на основе проведения НИОКР в целях использования инновационных реакторов для производства водорода и реализации других шагов, в частности по интеграции инновационных ядерно-энергетических систем и других низкоуглеродных источников энергии.

«Этот начатый уже давно и продолжающийся и поныне диалог служит одной важной цели: свести воедино деятельность Агентства по содействию НИОКР и инновациям в ядерной энергетике и работу ключевого международного форума, в рамках которого страны, задающие тон в ядерных технологиях, сотрудничают в области исследований и разработок и обсуждают основные вопросы, связанные с их внедрением», — отметил в своем выступлении перед участниками совещания заместитель Генерального директора МАГАТЭ, руководитель Департамента ядерной энергии Михаил Чудаков.

МАГАТЭ оказывает государствам-членам содействие в разработке инновационных ядерных энергосистем применительно ко всему спектру технических вопросов. Оно поощряет международное сотрудничество по линии обеспечения устойчивости и внедрения инноваций в ядерной энергетике в глобальном масштабе, оказывает странам помощь в процессе стратегического долгосрочного планирования в ядерной энергетике, а также создает механизмы сотрудничества, которые способствуют техническому прогрессу в области усовершенствованных реакторов и безопасному использованию ядерной энергии не только для генерации электроэнергии, но и для неэлектрических применений.

Enhancing sustainability of nuclear energy

While broader deployment of innovative reactors may begin after 2030, China is completing the construction of an advanced modular high temperature gas cooled reactor and Russia already operates two sodium cooled fast reactors, the BN-600 and BN-800 at Beloyarsk. Compared with typical reactors, fast reactors produce up to 70 times more energy from their fuel by using ‘fast’ neutrons not slowed by a moderator, greatly enhancing the sustainability of nuclear energy. They can also significantly reduce the volume, toxicity and lifespan of final radioactive waste.

During the meeting, which serves as a venue for reviewing activities of common interest and deciding on key areas of collaboration, participants heard about the IAEA’s activities on innovative reactor technologies, nuclear power economics, outreach and new service by the IAEA’s International Project on Innovative Nuclear Reactors and Fuel Cycles (INPRO) called Analysis Support for Enhanced Nuclear Energy Sustainability (ASENES). The IAEA also presented its activities on advanced nuclear reactor safety, as well as safeguards-by-design, including joint efforts with GIF, to develop a robust definition of proliferation resistance to include in INPRO methodology.

Presentations by GIF members included an analysis of the impact of increasing shares of variable renewable energy sources on the deployment of innovative reactor systems and a discussion of GIF activities on the safety of next generation reactors. Topics of future collaboration such as small modular reactors (SMRs) were also discussed, with GIF members backing a call for greater focus on SMRs.

GIF Chair Hideki Kamide of Japan noted that the integration of nuclear and renewable energy sources, in particular for the production of hydrogen, was a topic of joint interest. Hydrogen produced by low carbon sources can be used in several applications to cut emissions from industry, transport and buildings.

R&D of hydrogen production

The IAEA and GIF agreed to follow up on recommendations made at the meeting, including by focusing R&D on using innovative reactors to produce hydrogen and other activities such as the integration of innovative nuclear systems with other low carbon energy sources.

“This longstanding and ongoing dialogue serves an important purpose: to connect the Agency's activities in support of R&D and innovation in nuclear power with a key international forum in which leading nuclear technology nations collaborate on R&D and discuss major deployment issues,” Mikhail Chudakov, IAEA Deputy Director General and Head of the Department of Nuclear Energy, told participants at the meeting.

The IAEA supports Member States in the development of innovative nuclear energy systems across the whole spectrum of technical areas. It fosters international cooperation on global nuclear energy sustainability and innovation, supports countries in their strategic long range nuclear energy planning, and provides collaborative frameworks for technology development in advanced reactors and the safe use of nuclear energy not only for electricity generation but also for non-electric applications.