Критическая технология

«Технологии атомной энергетики, ядерного топливного цикла,   безопасного обращения с радиоактивными отходами и отработавшим   ядерным топливом».

1. Наименование Критической технологии (КТ):

Технологии атомной энергетики, ядерного топливного цикла, безопасного обращения с радиоактивными отходами и отработавшим ядерным топливом

2. Основное назначение и краткая характеристика КТ

Обеспечение энергетической безопасности страны за счет диверсификации энергоисточников, ускоренного развития научно-технического потенциала и удельного  вклада атомной энергетики в энергетику страны, расширения областей ее использования – электроэнергия, коммунальное и промышленное тепло, производства новых видов топлив, включая водород, расширенного воспроизводства ядерного топлива и замыкания ядерного топливного цикла.

Указанные возможности достигаются:

повышением безопасности  и эффективности действующих АЭС и предприятий ядерного топливного цикла путем их модернизации и эволюционного развития существующих технологий; повышением энерговыработки используемого  ядерного топлива;

оптимизацией эксплуатационных характеристик российского реактора  ВВЭР с использованием современных промышленных и наукоемких технологий;

практически неограниченным в большом временном интервале топливообеспечением ядерной энергетики за счет замыкания ядерного топливного цикла и  введения в ее структуру  реакторов на быстрых нейтронах с расширенным воспроизводством новых делящихся материалов из сырьевых материалов: урана 238, а, в последствие, тория;

созданием высокотемпературных модульных гелиевых реакторов (МГР) и технологии их применения в энергетическом и энерготехнологическом направлениях для производства водородного топлива и в энергоемких промышленных процессах;

созданием атомных блоков малой и средней мощности с расширенным диапазоном потребительских качеств (ЭЭ, тепло, пар, опреснение воды), повышенной безопасности и увеличенным интервалом между перезагрузкой топлива для расширения  регионального  использования АЭС.

разработкой новых схем и конструкций реакторов и АЭС и технологий их эксплуатации, обеспечивающих более глубокое выжигание ядерного топлива и снижение количества радиоактивных отходов, их кондиционирование и изоляцию;

совершенствованием существующих и разработкой новых методов и технологий  и оборудования обращения с ОЯТ, включающего долговременное хранение и переработку ОЯТ;

развитием опирающихся на расчетно-экспериментально обоснованные базы данных и знаний технологии моделирования  АЭС и ЯЭУ с использованием сверхвысокопроизводительных (супер) ЭВМ, с целью повышения качества проектирования и надежности эксплуатации.

Необходимым условием широкомасштабного  развития атомной       энергетики является обеспечение ядерной, радиационной, экологической безопасности и гарантий нераспространения во всех звеньях  атомного энергопромышленного комплекса и на всех этапах жизненного цикла ядерных установок от добычи урана до изоляции радиоактивных отходов.

3. Состав КТ (тематические области, методы, технологические решения)

Основными направлениями являются:

3.1. Технологии добычи, выделения и обогащения урана, производства ядерного топлива:

технологии подземного выщелачивания урана из руд;

технологии ионообменного извлечения урана из растворов и пульп и его отделения от сопутствующих элементов;

технологии создания высокопроизводительных надкритических центрифуг нового поколения.

3.2. Реакторные технологии (включающие обеспечение безопасности):

усовершенствование и дальнейшее развитие технологий тепловых водо-водяных энергетических реакторов (ВВЭР);

развитие технологий быстрых реакторов с расширенным воспроизводством ядерного топлива;

развитие модульных высокотемпературных гелиевых реакторов (МГР) и технологий совместного производства электроэнергии, высокопотенциального тепла и водорода;

развитие реакторов и АЭС средней и малой мощности для региональной энергетики.

3.3. Технологии моделирования  АЭС и ЯЭУ на супер ЭВМ:

разработка методологии, моделирование на основе первых принципов, молекулярно-динамическое моделирование, базы данных и знаний и их расчетно-экспериментальное обоснование;

разработка  математических методов и алгоритмов моделирования оборудования   и процессов с использованием суперкомпьютеров;

разработка программного обеспечения параллельных вычислений на супер ЭВМ;

верификация и сертификация методов моделирования и их внедрение в  инжиниринговых компаниях.

3.4. Топливные технологии:

усовершенствование технологии производства таблеточного UO2 топлива

развитие технологий производства МОХ топлива;

развитие технологий производства топлива повышенной плотности;

развитие технологий производства микротоплива;

развитие технологий  керметного топлива.

3.5. Технологии переработки ОЯТ, включающие фракционирование и рецикл U, Рu, МА:

усовершенствование существующей «мокрой» технологии переработки;

разработка и внедрение «сухих» (пиро и газофторидной) технологий;

другие технологии, необходимые для замыкания ЯТЦ.

3.6. Технологии и оборудование обращения с РАО:

технологии и объекты окончательной изоляции РАО;

технологии и оборудование кондиционирования РАО.

4. Области применения КТ:

энергетика (включая ЖКХ,  топливные отрасли);

оборонная промышленность;

охрана окружающей среды;

химическая промышленность, нефтедобыча, нефтепереработка, металлургия, газовая отрасль;

транспорт.

5. Ведущие исследовательские центры и проектно-конструкторские организации:

РНЦ "Курчатовский институт", ОАО ОКБ «Гидропресс», ОАО ОКБМ                  им. И.И. Африкантова, ОАО «ВНИИНМ» им. А.А. Бочвара, ГНЦ РФ "Физико-энергетический институт" им. А.И. Лейпунского, НПО "Луч"; ФГУП НИКИЭТ им. Н.А. Доллежаля, ОАО «НПО ЦНИИТМАШ», ГНЦ РФ НИИАР, РЯЦ ВНИИЭФ, РЯЦ ВНИИТФ, ФГУП «ФНПЦ-НИИС им.Ю.Е. Седакова, НПО РИ  им. В.Г. Хлопина, МИФИ, МГТУ им. Баумана, НН ПТИ, ФГУП «ВНИИХТ», ОАО «АЭП», ОАО «НИАЭП», ОАО «СПб АЭП», ФГУП НИКИМТ,  ОАО «Атомредметзолото», ОАО «ТВЭЛ», ОАО «Сверд НИИХиммаш», ФГУП «НИЦ «СНИИП»», ИБРАЭ РАН, ИСАН, ИМЕТ РАН, ИОНХ РАН, ГЕОХИ РАН, ИГЭМ РАН, ОИВТ РАН, ИНЭИ РАН

6. Ведущие производственные центры:

Комбинат ФГУП «ПО"Маяк"», ФГУП «ГХК», ФГУП «АЭХК», ОАО «СХК», «Ижорские заводы», «ОМЗ», «ЗИО Подольск», «Силовые машины», «Атоммаш», НЗХК, Элемаш.

7.Рынки инновационных продуктов и услуг, создаваемых (оказываемых) с использованием данной КТ

Важнейшие инновационные продукты, создаваемые с использованием данной технологии:

усовершенствованные водо-водяные реакторы и АЭС (АЭС-2006) и их дальнейшие модификации, позволяющие повысить эффективность производства электроэнергии, обеспечить более глубокое выгорание и воспроизводство топлива, повысить ресурс и безопасность эксплуатации, снизить капитальные затраты и сократить сроки сооружения;

быстрые реакторы с жидкометаллическим охлаждением для производства электроэнергии и расширенного воспроизводства топлива и замыкания топливного цикла по урану, плутонию и минорным антиноидам;

реакторы и АЭС средней и малой мощности для регионов, нуждающихся в автономном энергоснабжении, в том числе, плавучие АЭС;

высокотемпературные реакторы с гелиевым охлаждением (в том числе - быстрые) и энерготехнологические  комплексы  на их основе для производства электроэнергии, водорода и энергообеспечения технологических процессов в топливодобывающих, химических, металлургических и других производствах;

инновационное реакторное оборудование и системы: парогенераторы и теплообменники, паровые и гелиевые  турбогенераторы, комплексные системы диагностики, управления и защиты, системы радиационного контроля и безопасности, корпусное оборудование и др. Перспективные реакторные материалы;

системы компьютерного моделирования сложных систем;

оборудование добычи и обогащения урана;

ядерное топливо для тепловых и быстрых реакторов, в том числе МОХ-топливо, плотное топливо, керметное топливо, микротопливо с покрытием и тепловыделяющие элементы и сборки на их основе ;

реагенты и оборудование для переработки и рецикла топлива;

оборудование для кондиционирования и безопасной транспортировки, временного хранения и окончательной изоляции РАО;

системы аккумулирования электроэнергии для покрытия пиковых нагрузок;

оборудование для использования высокотемпературного тепла в энерготехнологических процессах;

оборудование дальнего транспорта тепла;

экологически  чистое топливо – водород и технологии его реакторного производства;

продукция нефте, газо и угле-добывающих отраслей, производимая с помощью высокотемпературных реакторных технологий.

8. Специальные меры поддержки данного направления

федеральные целевые и ведомственные программы развития;

разработка (совершенствование) нормативно-правовой, технической и регламентной базы, определяющей развитие данного направления;

совершенствование и ускорение лицензирования новых технологий, проектов их разработчиков и носителей (исполнителей) с целью улучшения организации и результативности исследовательской и производственной деятельности;

формирование бизнес-ориентированных центров критических технологий, включающих ГНЦ. НИИ и КБ, университеты, промышленные предприятия, ответственных за своевременную разработку и внедрение технологий;

совершенствование организационных форм проведения работ, включая создание системы корпоративных заказчиков на работы по обращению с ОЯТ и РАО;

разработка механизмов финансовой и организационной поддержки со стороны государства (долгосрочное долевое финансирование, льготная налоговая политика и др.); развитие формы государтвено-частного партнерства;

государственная поддержка в международном сотрудничестве и на внешнем рынке.

Меры необходимой поддержки исследований и разработок в России:

стабильность и повышение объема государственного финансирования;

развитие материально-технической базы и инфраструктуры науки;

подготовка кадров,  материальное и моральное стимулирование молодых специалистов.

Меры поддержки для обеспечения высокой конкурентоспособности и выхода на внутренний и внешний рынки:

развитие инновационной инфраструктуры;

привлечение средств бизнеса;