Venäjällä on käynnissä vallankumouksellisen neljännen sukupolven ydinreaktorin luominen. Puhumme BREST -reaktorista, jonka parissa Rosatomin osavaltioon kuuluvat yritykset työskentelevät tällä hetkellä. Tämä lupaava reaktori rakennetaan osana läpimurtoprojektia. BREST on projekti nopeista neutronireaktoreista, joissa on lyijyjäähdytysnestettä, kaksipiirinen lämmönsiirto turbiinille sekä ylikriittiset höyryparametrit. Hanketta on kehitetty maassamme 1980 -luvun lopulta lähtien. Tämän reaktorin pääkehittäjä on NIKIET, joka on nimetty N. A. Dollezhalin (Power Engineering Research and Design Institute) mukaan.
Nykyään ydinvoimalat tuottavat Venäjälle 18 prosenttia sen tuottamasta sähköstä. Ydinenergia on erittäin tärkeää maamme eurooppalaisessa osassa, erityisesti luoteisosassa, missä sen osuus sähköntuotannosta on 42 prosenttia. Venäjällä toimii tällä hetkellä 10 ydinvoimalaa, joissa on 34 voimalaitosta. Useimmat niistä käyttävät polttoaineena vähän rikastettua uraania, jonka isotooppi-uraani-235-pitoisuus on 2–5%. Samaan aikaan ydinvoimalaitoksen polttoaine ei ole täysin kulutettu, mikä johtaa radioaktiivisen jätteen muodostumiseen.
Venäjällä on jo kertynyt 18 tuhatta tonnia käytettyä uraania, ja tämä luku kasvaa joka vuosi 670 tonnilla. Kaikkiaan maailmassa on 345 tuhatta tonnia tätä jätettä, josta 110 tuhatta tonnia Yhdysvalloissa. Näiden jätteiden käsittelyongelma voitaisiin ratkaista uudentyyppisellä reaktorilla, joka toimisi suljetussa kierrossa. Tällaisen reaktorin luominen auttaisi selviytymään sotilaallisen ydinteknologian vuotamisesta. Tällaisia reaktoreita voitaisiin toimittaa turvallisesti mihin tahansa maailman maahan, koska periaatteessa olisi mahdotonta saada niistä ydinaseiden luomiseen tarvittavia raaka -aineita. Mutta niiden tärkein etu olisi turvallisuus. Tällaiset reaktorit voitaisiin käynnistää jopa vanhalla käytetyllä ydinpolttoaineella. Fyysisten ja matemaattisten tieteiden tohtori A. Kryukovin mukaan jopa melko karkeat laskelmat kertovat meille, että käytetyn uraanin varannot, jotka ovat kertyneet ydinteollisuuden 60 vuoden aikana, riittävät useiden satojen vuosien energiantuotantoon.
BREST -reaktorit ovat vallankumouksellinen projekti tähän suuntaan. Tämä reaktori sopii hyvin Vladimir Putinin YK: n vuosituhannen huippukokouksessa syyskuussa 2000 pitämän puheen puitteisiin. Osana kertomustaan Venäjän presidentti lupasi maailmalle uuden ydinvoiman: turvallisen, puhtaan, pois lukien aseiden käytön. Esityksen jälkeen läpimurtoprojektin toteuttaminen ja BREST -reaktorin luominen ovat edistyneet merkittävästi.
Yleiskuva BREST-300-reaktorista
Alun perin suunniteltiin BREST -yksikkö, jonka teho olisi 300 MW, mutta myöhemmin ilmestyi projekti, jonka kapasiteetti oli 1200 MW. Samaan aikaan kehittäjät ovat tässä vaiheessa keskittäneet kaikki voimansa vähemmän tehokkaaseen reaktoriin BREST-OD-300 (kokeellinen esittely) suuren määrän uusien suunnitteluratkaisujen kehittämisen yhteydessä ja suunnitellut niiden testaamista. suhteellisen pienellä ja halvalla toteutettavalla projektilla. Lisäksi valittu teho 300 MW (sähkö) ja 700 MW (lämpö) on pienin vaadittu teho, jotta polttoaineen jakelusuhde reaktorisydämessä saadaan yhtä suureksi.
Tällä hetkellä "Läpimurto" -hanketta toteutetaan Siperian kemiallisen kombinaatin (SCC) valtionyhtiön "Rosatom" yrityksen paikassa suljetun alueyksikön (ZATO) Severskin alueella (Tomskin alue). Tässä projektissa kehitetään tekniikoita ydinpolttoainekierron sulkemiseksi, mikä on tulevaisuuden ydinvoimateollisuudessa kysyttävää. Tämän hankkeen toteuttaminen käytännössä edellyttää pilot-esittelyvoimakompleksin luomista, joka koostuu seuraavista: BREST-OD-300-nopea neutronireaktori, jossa on lyijy-nestemäinen metallijäähdytys, jossa on kiinteä ydinpolttoainekierto ja erityinen moduuli valmistukseen / kunnostamiseen polttoainetta tähän reaktoriin sekä moduulin käytetyn polttoaineen uudelleenkäsittelyyn. BREST-OD-300-reaktori on tarkoitus käynnistää vuonna 2020.
Pilottiesittelyenergiakompleksin yleissuunnittelija on Pietarin VNIPIET. Reaktorin rakentaa NIKIET (Moskova). Aiemmin kerrottiin, että BREST -reaktorin kehityksen arvioidaan olevan 17,7 miljardia ruplaa, käytetyn ydinpolttoaineen uudelleenkäsittelymoduulin rakentaminen - 19,6 miljardia ruplaa, valmistusmoduuli ja polttoaineen kunnostuksen käynnistyskompleksi - 26,6 miljardia ruplaa. Luodun energiakompleksin päätehtävänä tulisi olla uuden reaktorin käyttötekniikan kehittäminen, uuden polttoaineen tuotanto ja käytetyn ydinpolttoaineen uudelleenkäsittelytekniikka. Tästä syystä päätös käynnistää BREST-OD-300-reaktori virransäästötilassa sähkön tuottamiseksi tehdään vasta hankkeen kaikkien tutkimustöiden päätyttyä.
BREST-300-voimalaitoksen rakennustyömaa sijaitsee Siperian kemiantehtaan radiokemiallisen laitoksen alueella. Työ tällä sivustolla alkoi elokuussa 2014. SKhK: n pääjohtajan Sergei Tochilinin mukaan pystysuora tasoitus on jo tehty täällä louhimalla miljoona kuutiometriä maaperää, kaapeleita laskettu, teollisuusvesiputket asennettu ja muut rakennustyöt saatu päätökseen. Tällä hetkellä urakoitsija "Java-Stroy" ja Seversky-alihankkija "Spetsteplokhimmontazh" jatkavat valmistelujaksoon liittyvien töiden kompleksia. Nykyään rakennustyömaalla työskentelee 400 ihmistä, ja rakennustyön kiihtyessä rakennuttajien määrä kasvaa 600-700 henkilöön. Valtion investoinnit tähän hankkeeseen arvioidaan karkeasti 100 miljardiksi ruplaksi Siperian kemian yhdistyksen lehdistöpalvelun mukaan.
Kokeellinen esittelyenergiakompleksi maamme suurimmassa suljetussa hallintokompleksissa rakennetaan vaiheittain. Ensimmäinen nitridipolttoainelaitoksen rakentava on tarkoitus ottaa käyttöön vuosina 2017-2018. Jatkossa tällä laitoksella tuotettu polttoaine menee kokeelliseen esittelyreaktoriin BREST-300, jonka rakentaminen alkaa vuonna 2016 ja valmistuu vuonna 2020, tämä on hankkeen toisen vaiheen valmistuminen. Työn kolmannessa vaiheessa suunnitellaan toisen käytetyn polttoaineen uudelleenkäsittelylaitoksen rakentamista. Läpimurtoprojektin pitäisi olla täysin toiminnassa vuoteen 2023 mennessä. Tämän kunnianhimoisen hankkeen toteuttamisen ansiosta Severskin kaupunkiin pitäisi syntyä noin 1,5 tuhatta uutta työpaikkaa. 6-8 tuhatta työntekijää osallistuu suoraan BREST-300-asennuksen rakentamiseen.
Kuten BREST-300-reaktoriprojektin johtaja Andrei Nikolaev sanoi, Severskin kaupungin kokeellinen esittelyvoimakompleksi sisältää BREST-OD-300-reaktorilaitoksen, jossa on kiinteä ydinpolttoainesykli, sekä kompleksin "tulevaisuuden ydinpolttoaine". Puhumme nopean reaktorin nitridipolttoaineesta. Oletetaan, että juuri tämän tyyppisellä polttoaineella XXI -luvun 20 -luvulta lähtien koko ydinvoimateollisuus toimii. Kokeellisesta BREST-300-reaktorista on suunniteltu maailman ensimmäinen nopea neutronireaktori, jossa on raskasmetallijäähdytysneste. Hankkeen mukaan BREST-300-reaktorin käytetty ydinpolttoaine käsitellään uudelleen ja ladataan sitten reaktoriin. Reaktorin alkukuormitukseen tarvitaan yhteensä 28 tonnia polttoainetta. Parhaillaan suoritetaan Siperian kemiallisen yhdistelmän varastosta käytetyn ydinpolttoaineen analyysiä - on mahdollista, että tietty määrä tuotteita, joissa on plutonium -elementtiä, voidaan käyttää kokeellisen BREST -reaktorin polttoaineen valmistuksessa.
BREST-300-reaktorilla on useita käyttöturvallisuuden kannalta merkittäviä etuja verrattuna kaikkiin nykyisin toimiviin reaktoreihin. Tämä reaktori pystyy sammumaan itsestään, jos parametrit poikkeavat. Lisäksi nopea neutronireaktori käyttää polttoainetta, jolla on pienempi reaktiivisuusmarginaali, ja nopea neutronikiihtyvyys ja siitä seuraava räjähdysmahdollisuus on yksinkertaisesti suljettu pois. Lyijy, toisin kuin nykyään lämmön kantajana käytetty natrium, on passiivinen, ja kemiallisen toiminnan kannalta lyijy on turvallisempi kuin natrium. Tiheä nitridipolttoaine sietää lämpötilaa ja mekaanisia vikoja helpommin, se on luotettavampi kuin oksidipolttoaine. Jopa äärimmäisimmät sabotaasi-onnettomuudet, jotka tuhoavat ulkoiset esteet (alusten kannet, reaktorirakennukset jne.), Eivät voi johtaa radioaktiivisiin päästöihin, jotka edellyttäisivät väestön evakuointia ja myöhemmin maan pitkäaikaista vieraantumista, kuten tapahtui Tšernobylin onnettomuus vuonna 1986.
BREST -reaktorin etuja ovat:
- luonnollinen säteilyturvallisuus kaikenlaisten onnettomuuksien sattuessa ulkoisista ja sisäisistä syistä, mukaan lukien sabotaasi, joka ei edellytä väestön evakuointia;
- pitkäaikainen (lähes rajattomasti) polttoaineen saanti luonnonuraanin tehokkaan käytön vuoksi;
-ydinaseiden leviämisen estäminen planeetalla poistamalla aselaatuisen plutoniumin tuotanto käytön aikana ja ottamalla käyttöön paikan päällä käytettävän tekniikan kuivapolttoaineen uudelleenkäsittelyä varten erottamatta plutoniumia ja uraania;
- energiantuotannon ja sen jälkeisen jätteenkäsittelyn ympäristöystävällisyys, joka johtuu suljetusta polttoainekierrosta, jossa muunnetaan pitkäikäisiä fissiotuotteita, muunnetaan ja poltetaan aktinideja reaktorissa, puhdistetaan radioaktiivinen jäte aktinideista, säilytetään ja hävitetään radioaktiivinen jäte rikkomatta luonnollinen säteilytasapaino;
- taloudellinen kilpailukyky, joka saavutetaan ydinvoimalaitoksen luonnollisen turvallisuuden ja toteutetun polttoainekierron tekniikan ansiosta, reaktorin syöttäminen vain 238 U: lla, monimutkaisten teknisten turvallisuusjärjestelmien hylkääminen, korkeat lyijyparametrit, jotka takaavat ylikriittisen höyryturbiinipiirin parametrit ja termodynaamisen syklin korkea hyötysuhde, rakennuskustannusten pienentäminen.
Projektikuva BREST -kompleksista. 1 - reaktori, 2 - turbiinihuone, 3 - SNF -uudelleenkäsittelymoduuli, 4 - tuorepolttoaineen valmistusmoduuli.
Mononitridipolttoaineen, lyijyjäähdytysnesteen luonnollisten ominaisuuksien, ydin- ja jäähdytyspiirien suunnitteluratkaisujen sekä nopean reaktorin fyysisten ominaisuuksien yhdistelmä tuo BREST -reaktorin laadullisesti uudelle luonnollisen turvallisuuden tasolle ja mahdollistaa vakauden varmistamisen ilman, että se käynnistää aktiivista hätäsuojakeinot erittäin vakaviin onnettomuuksiin, jotka ovat ylitsepääsemättömiä mille tahansa nykyiselle ja suunnitellulle reaktorille maailmassa:
- kaikkien käytettävissä olevien sääntelyelinten itseliikkuvat aseet;
- kaikkien reaktorin ensimmäisen piirin pumppujen sammutus (tukos);
- kaikkien reaktorin toisen piirin pumppujen sammutus (tukos);
- rehtorin rakennuksen paineenalennus;
- toissijaisen piirin höyrygeneraattoriputkien tai putkistojen repeytyminen missä tahansa osassa;
- erilaisia onnettomuuksia;
- Rajoittamaton latausaika täydellä sammutuksella.
Rosatomin toteuttaman Läpimurto -hankkeen tavoitteena on luoda uusi teknologinen alusta Venäjän ydinteollisuudelle, jolla on suljettu polttoainesykli, ja ratkaista käytetyn ydinpolttoaineen ja radioaktiivisen jätteen (RW) ongelma. Tämän kunnianhimoisen hankkeen toteuttamisen tuloksena pitäisi olla kilpailukykyisen tuotteen luominen, joka antaa venäläisille teknologioille johtavan aseman maailman ydinvoimateollisuudessa ja yleensä globaalissa energiajärjestelmässä seuraavien 30-50 vuoden ajan.
