Замкнутый ядерный топливный цикл: историческое достижение современной России

Предыдущая статья об экологическом кризисе подчёркивала: атомная энергетика – один из самых оптимальных для окружающей среды способов производства энергии. Она практически не производит вредных выбросов, не разрушает экосистем и не заставляет людей дышать грязным воздухом. Но есть две важные проблемы, которые отдаляют её от звания «идеальной», и речь не о риске аварий, которых многие боятся (они крайне маловероятны):

• Исчерпание запасов топлива – уран является невозобновляемым топливом;
• Радиоактивные отходы, которые нужно где-то хранить (а это очень болезненный вопрос).

И эти две проблемы вытекают из фундаментальной проблемы ядерного топлива: для классических реакторов пригоден лишь один изотоп урана – уран-235, которого в урановой руде содержится… примерно 0,7 %. Меньше одного процента! Остальное оказывается отработанным топливом, которое обычно и называют теми самыми радиоактивными отходами. За формально высоким КПД зияет огромная дыра. Но российские учёные смогли найти решение: использовать так называемые быстрые реакторы, которые по своему принципу работы сильно отличаются от обычных:

• В традиционных реакторах, которые также известны как «тепловые», нейтроны, которые запускают тепловую реакцию, специально замедляются с помощью воды или графита, что повышает вероятность деления ядер урана-235, но из-за этого уран-238 не участвует в реакции и идёт в отходы;
• В быстрых реакторах нейтроны не замедляют, поэтому они могут взаимодействовать не только с ураном-235, но и с ураном-238, который в результате преобразуется в плутоний-239, тоже пригодный в качестве ядерного топлива.

Такой подход приводит к колоссальной экономии урана: если обычные реакторы используют менее 1 % урана, то быстрые – до 80 % (разница на два порядка!). Кроме того, быстрые реакторы позволяют решить проблему радиоактивных отходов – они пригодны к повторному использованию.

Исследования в области замкнутого ядерного топливного цикла начались ещё во второй половине прошлого века, в том числе в таких странах, как США, Франция, Германия, Япония – но по ряду причин проекты не пошли, в основном из-за финансовых сложностей: в быстрых реакторах содержится много элементов, приводящих к удорожанию энергии; имелись и технологические трудности. В нашей стране их удалось преодолеть, и в сентябре 2022 года реактор БН-600 (БН – быстрые нейтроны), построенный ещё в 1980 году при СССР, впервые вывели на полную мощность – это исторический прорыв. Тепловая мощность БН-600 составляет 1470 МВт, электрическая – 600. В 2024 году замкнулся цикл в реакторе БН-800, чья мощность ещё выше (тепловая – 2100 МВт, электрическая – 880 МВт); оба реактора находятся в составе Белоярской АЭС (Свердловская область). К 2030 году планируется пуск БН-1200 с тепловой мощностью 2800 МВт и электрической мощностью 1220 МВт; это событие может стать отправной точкой использования замкнутого ядерного цикла в промышленном масштабе.

***

Замкнутый ядерный топливный цикл имеет все шансы стать революцией в атомной энергетике, решив и проблему отработанного ядерного топлива, и проблему исчерпания ресурсов – благодаря замкнутому циклу топлива для АЭС хватит на тысячелетия. Пока проблемой остаётся дороговизна энергии, произведённой на быстрых реакторах – но как показывает опыт солнечных и ветряных электростанций, проблема дороговизны решаема, и предполагается, что к 2050 году быстрые реакторы станут не более дорогими, после чего наступит их шествие. Россия может гордиться – на текущий момент она является безусловным лидером в освоении замкнутого ядерного топливного цикла, во многом благодаря тому, что пока на Западе к отработанному топливу относились как к отходам, у нас их рассматривали как ресурс, поэтому мы опередили остальной мир на 10-15 лет.

Источники:

Стрекопытов Владислав. Вечная энергия. Российские ядерщики запустили замкнутую реакцию // РИА Новости.

Сапожкова Ирина. Быстрые реакторы и ЗЯТЦ – будущее атомной энергетики // Новости мира инноваций.

© Александр Кафеев, 2026. При перепечатке ссылка на автора и исходный пост обязательна. Нарушение преследуется по ст. 1301 ГК РФ.