I Russland pågår arbeidet med å lage en revolusjonerende atomreaktor som tilhører fjerde generasjon. Vi snakker om BREST -reaktoren, som virksomheter som er en del av det statlige selskapet Rosatom for tiden jobber med. Denne lovende reaktoren bygges som en del av gjennombruddsprosjektet. BREST er et prosjekt med raske nøytronreaktorer med blykjølemiddel, en dobbeltkrets varmeoverføring til turbinen, samt superkritiske dampparametere. Prosjektet har blitt utviklet i vårt land siden slutten av 1980 -tallet. Hovedutvikleren for denne reaktoren er NIKIET oppkalt etter N. A. Dollezhal (Research and Design Institute of Power Engineering).
I dag forsyner atomkraftverk Russland med 18% av strømmen det genererer. Atomkraft er veldig viktig i den europeiske delen av landet vårt, spesielt i nordvest, hvor det står for 42% av elektrisitetsproduksjonen. For tiden er det 10 atomkraftverk i drift i Russland, som driver 34 kraftenheter. De fleste av dem bruker lavanriket uran som drivstoff med et innhold av isotopen uran-235 på nivået 2-5%. Samtidig er ikke drivstoffet ved atomkraftverket fullstendig forbrukt, noe som fører til dannelse av radioaktivt avfall.
Russland har allerede akkumulert 18 tusen tonn brukt uran, og hvert år øker dette tallet med 670 tonn. Totalt er det 345 tusen tonn av dette avfallet i verden, hvorav 110 tusen tonn er i USA. Problemet med behandling av disse avfallene kunne løses med en ny type reaktor, som ville fungere i en lukket syklus. Opprettelsen av en slik reaktor ville hjelpe til med å takle lekkasjen av militær atomteknologi. Slike reaktorer kan trygt leveres til alle land i verden, siden det i prinsippet ville være umulig å skaffe råvarene som er nødvendige for å lage atomvåpen på dem. Men deres største fordel vil være sikkerhet. Slike reaktorer kan startes selv på gammelt, brukt atombrensel. Ifølge A. Kryukov, doktor i fysisk og matematisk vitenskap, forteller selv ganske grove beregninger at reservene av brukt uran akkumulert over 60 års drift av atomindustrien vil være nok til flere hundre års energiproduksjon.
BREST -reaktorene er et revolusjonerende prosjekt i denne retningen. Denne reaktoren passer godt inn i konteksten for Vladimir Putins tale på tusenårstoppmøtet i FN i september 2000. Som en del av rapporten lovet den russiske presidenten verden en ny atomkraft: trygg, ren, unntatt våpenbruk. Siden presentasjonen har arbeidet med implementeringen av gjennombruddsprosjektet og etableringen av BREST -reaktoren gjort betydelige fremskritt.
Generelt syn på BREST-300-reaktoren
Opprinnelig ble BREST -enheten designet, som ville gi en kraftenhet med en kapasitet på 300 MW, men senere dukket det opp et prosjekt med en økt kapasitet på 1200 MW. På dette tidspunktet har utviklerne på dette tidspunktet konsentrert all sin innsats om den mindre kraftige reaktoren BREST-OD-300 (eksperimentell demonstrasjon) i forbindelse med utviklingen av en stor mengde nye designløsninger og planer om å teste dem på et relativt lite og billig prosjekt i implementering. I tillegg er den valgte effekten på 300 MW (elektrisk) og 700 MW (termisk) minimumskraften som kreves for å oppnå drivstoffforedlingsforholdet i reaktorkjernen lik enhet.
For tiden implementeres "gjennombrudd" -prosjektet på stedet for foretaket til statsselskapet "Rosatom" i Siberian Chemical Combine (SCC) på territoriet til den lukkede territoriale enheten (ZATO) Seversk (Tomsk -regionen). Dette prosjektet innebærer utvikling av teknologier for å lukke atombrenselsyklusen, som vil være etterspurt i fremtidens atomkraftindustri. Gjennomføringen av dette prosjektet i praksis gir mulighet for opprettelse av et pilotdemonstrasjonskraftkompleks som består av: BREST-OD-300-en rask nøytronreaktor med et flytende blymetallkjølemiddel med en stasjonær atombrenselsyklus og en spesiell modul for fabrikasjon / oppussing drivstoff til denne reaktoren, samt en modul for opparbeidelse av det brukte drivstoffet. Det er planlagt å lansere BREST-OD-300-reaktoren i 2020.
Den generelle designeren for pilotdemonstrasjonens energikompleks er St. Petersburg VNIPIET. Reaktoren bygges av NIKIET (Moskva). Tidligere ble det rapportert at utviklingen av BREST -reaktoren er anslått til 17,7 milliarder rubler, bygging av en opparbeidingsmodul for brukt atombrensel - 19,6 milliarder rubler, en fabrikasjonsmodul og et oppstartskompleks for drivstoffoppussing - 26,6 milliarder rubler. Hovedoppgaven til energikomplekset som opprettes, bør være utviklingen av teknologien for drift av en ny reaktor, produksjon av nytt drivstoff og teknologien for opparbeidelse av brukt kjernebrensel. Av denne grunn vil beslutningen om å starte BREST-OD-300-reaktoren i strømmodus for å generere elektrisitet først bli tatt etter at alt forskningsarbeid på prosjektet er fullført.
Byggeplassen til kraftkomplekset BREST-300 ligger i området til det radiokjemiske anlegget til Siberian Chemical Combine. Arbeidet med dette nettstedet begynte i august 2014. I følge Sergei Tochilin, generaldirektør i SKhK, har det allerede blitt utført en vertikal nivellering her med utgravning av en million kubikkmeter jord, kabler er lagt, industrielle vannledninger er installert og andre byggearbeider er fullført. For tiden fortsetter entreprenøren "Java-Stroy" og Seversky-underleverandøren "Spetsteplokhimmontazh" komplekset av arbeider knyttet til forberedelsesperioden. I dag jobber 400 mennesker på byggeplassen, med økningen i arbeidstakten på anlegget vil antallet byggherrer vokse til 600-700 mennesker. Statlige investeringer i dette prosjektet er omtrent estimert til 100 milliarder rubler, ifølge pressetjenesten til Siberian Chemical Combine.
Et eksperimentelt demonstrasjonsenergikompleks i det største i vårt land lukkede administrative kompleks blir bygget i etapper. Den første som skal bygge et nitridbrenselanlegg, er planlagt i drift i 2017-2018. I fremtiden vil drivstoffet som produseres ved dette anlegget gå til den eksperimentelle demonstrasjonsreaktoren BREST-300, som vil begynne å bygge i 2016 og være ferdig i 2020, dette vil være ferdigstillelse av andre fase av prosjektet. Den tredje fasen av arbeidet ser for bygging av et annet anlegg for opparbeiding av brukt drivstoff. Gjennombruddsprosjektet skal være fullt operativt innen 2023. Takket være gjennomføringen av dette ambisiøse prosjektet, bør omtrent 1,5 tusen nye jobber dukke opp i byen Seversk. 6-8 tusen arbeidere vil delta direkte i byggingen av BREST-300-installasjonen.
Som sjefen for BREST-300-reaktorprosjektet Andrei Nikolaev sa, vil det eksperimentelle demonstrasjonskraftkomplekset i byen Seversk inkludere BREST-OD-300-reaktoranlegget med en stasjonær atombrenselsyklus, samt et kompleks for produksjon av "fremtidens atombrensel." Vi snakker om nitriddrivstoff for raske reaktorer. Det antas at det er på denne typen drivstoff at hele atomkraftindustrien vil fungere fra 20 -tallet på XXI -tallet. Det er planlagt at den eksperimentelle BREST-300-reaktoren skal bli verdens første raske nøytronreaktor med et kjølevæske i flytende metall. I følge prosjektet vil brukt atombrensel i BREST-300-reaktoren bli bearbeidet på nytt og deretter lastes om i reaktoren. Totalt 28 tonn drivstoff vil være nødvendig for den første belastningen av reaktoren. For tiden blir analysen av brukt atombrensel fra lagringsanleggene i Siberian Chemical Combine utført - det er mulig at en viss mengde produkter med et plutoniumelement kan brukes til produksjon av drivstoff til den eksperimentelle BREST -reaktoren.
BREST-300-reaktoren vil ha en rekke betydelige fordeler når det gjelder driftssikkerhet fremfor enhver reaktor som opererer i dag. Denne reaktoren vil kunne stenge av seg selv i tilfelle avvik fra parametere. I tillegg bruker en rask nøytronreaktor drivstoff med lavere reaktivitetsmargin, og rask nøytronakselerasjon og den påfølgende muligheten for en eksplosjon er ganske enkelt utelukket. Bly, i motsetning til natrium som brukes i dag som varmebærer, er passivt, og med tanke på kjemisk aktivitet er bly sikrere enn natrium. Tett nitriddrivstoff tolererer lettere temperaturforhold og mekaniske feil, det er mer pålitelig enn oksidbrensel. Selv de mest ekstreme sabotasjeulykkene med ødeleggelse av eksterne barrierer (fartøylokk, reaktorbygninger, etc.) vil ikke kunne føre til radioaktive utslipp som vil kreve evakuering av befolkningen og påfølgende langsiktig fremmedgjøring av land, slik det skjedde under Tsjernobyl -ulykken i 1986.
Fordelene med BREST -reaktoren inkluderer:
- naturlig strålingssikkerhet ved alle slags ulykker av eksterne og interne årsaker, inkludert sabotasje, som ikke krever evakuering av befolkningen;
- langsiktig (nesten ubegrenset tid) drivstofftilførsel på grunn av effektiv bruk av naturlig uran;
-ikke-spredning av atomvåpen på planeten ved å eliminere produksjonen under drift av plutonium av våpenkvalitet og implementering av teknologi på stedet for opparbeiding av tørt brensel uten separasjon av plutonium og uran;
- miljøvennlighet av energiproduksjon og påfølgende avfallshåndtering på grunn av en lukket drivstoffsyklus med transmutasjon av langlivede fisjonprodukter, transmutasjon og forbrenning av aktinider i en reaktor, rensing av radioaktivt avfall fra aktinider, oppbevaring og avhending av radioaktivt avfall uten å bryte naturlig strålingsbalanse;
- økonomisk konkurranseevne, som oppnås på grunn av den naturlige sikkerheten til atomkraftverket og teknologien i den implementerte drivstoffsyklusen, mating av reaktoren med bare 238U, avvisning av komplekse tekniske sikkerhetssystemer, høye blyparametere, som sikrer oppnåelse av superkritisk parametere for dampturbinkretsen og høy effektivitet i den termodynamiske syklusen, reduksjon av konstruksjonskostnader.
Prosjektbilde av BREST -komplekset. 1 - reaktor, 2 - turbinrom, 3 - SNF -bearbeidingsmodul, 4 - modul for fremstilling av ferskt drivstoff.
Kombinasjonen av mononitridbrensel, blykjølevæskens naturlige kvaliteter, kjernedesignløsninger og kjølekretser, fysiske egenskaper ved en rask reaktor bringer BREST -reaktoren til et kvalitativt nytt nivå av naturlig sikkerhet og gjør det mulig å sikre stabilitet uten å utløse aktiv nødbeskyttelsesmidler ved svært alvorlige ulykker, som er uoverstigelige for noen av eksisterende og projiserte reaktorer i verden:
- selvgående pistol fra alle tilgjengelige reguleringsorganer;
- avstengning (jamming) av alle pumper i reaktorens første krets;
- avstengning (jamming) av alle pumper i reaktorens andre krets;
- trykkavlastning av rektorbygningen;
- brudd på dampgeneratorrør eller rørledninger i den sekundære kretsen i en hvilken som helst seksjon;
- påføring av en rekke ulykker;
- Ubegrenset nedkjølingstid ved fullstendig avslåing.
Gjennombruddsprosjektet som implementeres av Rosatom har som mål å skape en ny teknologisk plattform for den russiske atomindustrien med en lukket drivstoffsyklus og løse problemet med brukt atombrensel og radioaktivt avfall (RW). Resultatet av implementeringen av dette ambisiøse prosjektet bør være etableringen av et konkurransedyktig produkt som vil gi russisk teknologi ledelse i verdens atomkraftindustri, og generelt i det globale energisystemet de neste 30-50 årene.
