Σήμερα, οι πυρηνικοί σταθμοί παρέχουν στη Ρωσία το 18% της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας. Η πυρηνική ενέργεια έχει μεγάλη σημασία στο ευρωπαϊκό κομμάτι της χώρας μας, ιδιαίτερα στο βορειοδυτικό, όπου αντιπροσωπεύει το 42% της ηλεκτροπαραγωγής. Επί του παρόντος, υπάρχουν 10 πυρηνικοί σταθμοί στη Ρωσία, οι οποίοι λειτουργούν 34 μονάδες παραγωγής ενέργειας. Τα περισσότερα από αυτά χρησιμοποιούν ως καύσιμο ουράνιο χαμηλού εμπλουτισμού με περιεκτικότητα σε ισότοπο ουρανίου-235 2-5%. Ταυτόχρονα, τα καύσιμα στους πυρηνικούς σταθμούς δεν καταναλώνονται πλήρως, γεγονός που οδηγεί στο σχηματισμό ραδιενεργών αποβλήτων.
Η Ρωσία έχει ήδη συσσωρεύσει 18 χιλιάδες τόνους χρησιμοποιημένου ουρανίου και κάθε χρόνο ο αριθμός αυτός αυξάνεται κατά 670 τόνους. Συνολικά, υπάρχουν 345 τόνοι από αυτά τα απόβλητα στον κόσμο, εκ των οποίων οι 110 είναι στις Ηνωμένες Πολιτείες. Το πρόβλημα με την επεξεργασία αυτών των αποβλήτων θα μπορούσε να λυθεί με έναν νέο τύπο αντιδραστήρα που θα λειτουργούσε σε κλειστό κύκλο. Η δημιουργία ενός τέτοιου αντιδραστήρα θα βοηθούσε επίσης στην αντιμετώπιση της διαρροής στρατιωτικής πυρηνικής τεχνολογίας. Τέτοιοι αντιδραστήρες θα μπορούσαν να προμηθεύονται με ασφάλεια σε οποιαδήποτε χώρα στον κόσμο, καθώς θα ήταν κατ' αρχήν αδύνατο να ληφθούν οι απαραίτητες πρώτες ύλες για τη δημιουργία πυρηνικού αντιδραστήρα σε αυτούς. όπλα. Αλλά το κύριο πλεονέκτημά τους θα ήταν η ασφάλεια. Τέτοιοι αντιδραστήρες θα μπορούσαν να λειτουργούν ακόμη και με παλιό, χρησιμοποιημένο πυρηνικό καύσιμο. Σύμφωνα με τον Διδάκτωρ Φυσικών και Μαθηματικών Επιστημών A. Kryukov, ακόμη και μάλλον πρόχειροι υπολογισμοί μας λένε ότι τα αποθέματα εξαντλημένου ουρανίου που συσσωρεύτηκαν στα 60 χρόνια λειτουργίας της πυρηνικής βιομηχανίας θα είναι αρκετά για αρκετές εκατοντάδες χρόνια παραγωγής ενέργειας.
Οι αντιδραστήρες BREST είναι ένα επαναστατικό έργο προς αυτή την κατεύθυνση. Αυτός ο αντιδραστήρας ταιριάζει καλά στο πλαίσιο της ομιλίας του Βλαντιμίρ Πούτιν στη Σύνοδο Κορυφής της Χιλιετίας του ΟΗΕ τον Σεπτέμβριο του 2000. Ως μέρος της έκθεσής του, ο Ρώσος πρόεδρος υποσχέθηκε στον κόσμο μια νέα πυρηνική ενέργεια: ασφαλής, καθαρή, εξαιρουμένης της χρήσης όπλων. Από εκείνη την ομιλία, οι εργασίες για την υλοποίηση του έργου Proryv και τη δημιουργία του αντιδραστήρα BREST έχουν σημειώσει σημαντική πρόοδο.
Γενική άποψη του αντιδραστήρα BREST-300
Αρχικά σχεδιάστηκε η μονάδα BREST, η οποία θα παρείχε ισχύ 300 MW ως μέρος της μονάδας ισχύος, αλλά αργότερα εμφανίστηκε ένα έργο με ισχύ αυξημένη στα 1200 MW. Ταυτόχρονα, αυτή τη στιγμή, οι προγραμματιστές έχουν επικεντρώσει όλες τις προσπάθειές τους στον λιγότερο ισχυρό αντιδραστήρα BREST-OD-300 (πειραματική επίδειξη) σε σχέση με την ανάπτυξη μεγάλου όγκου νέων σχεδιαστικών λύσεων και σχεδιάζουν να τις δοκιμάσουν σε ένα σχετικά μικρό και φθηνό έργο προς υλοποίηση. Επιπλέον, η επιλεγμένη ισχύς 300 MW (ηλεκτρική) και 700 MW (θερμική) είναι η ελάχιστη απαιτούμενη ισχύς για να ληφθεί ένας συντελεστής παραγωγής καυσίμου στον πυρήνα του αντιδραστήρα ίσος με ένα.
Επί του παρόντος, το έργο Breakthrough υλοποιείται στον χώρο της επιχείρησης της κρατικής εταιρείας Rosatom του Siberian Chemical Combine (SKhK) στο έδαφος του κλειστού εδαφικού σχηματισμού (ZATO) Seversk (Περιοχή Τομσκ). Αυτό το έργο περιλαμβάνει την ανάπτυξη τεχνολογιών για το κλείσιμο του κύκλου του πυρηνικού καυσίμου, που θα είναι σε ζήτηση στη βιομηχανία πυρηνικής ενέργειας του μέλλοντος. Η υλοποίηση αυτού του έργου στην πράξη προβλέπει τη δημιουργία ενός πιλοτικού συγκροτήματος ισχύος επίδειξης που αποτελείται από: BREST-OD-300 - έναν γρήγορο αντιδραστήρα νετρονίων με μολύβδινο υγρό ψυκτικό μετάλλου με επί τόπου κύκλο πυρηνικού καυσίμου και μια ειδική μονάδα για την κατασκευή / ανακατασκευή καυσίμου για αυτόν τον αντιδραστήρα, καθώς και μονάδα για την επανεπεξεργασία του αναλωμένου καυσίμου του. Σχεδιάζεται η εκτόξευση του αντιδραστήρα BREST-OD-300 το 2020.
Το St. Petersburg VNIPIET είναι ο γενικός σχεδιαστής του ενεργειακού συγκροτήματος πειραματικής επίδειξης. Ο αντιδραστήρας κατασκευάζεται από τη NIKIET (Μόσχα). Νωρίτερα αναφέρθηκε ότι η ανάπτυξη του αντιδραστήρα BREST εκτιμάται σε 17,7 δισεκατομμύρια ρούβλια, η κατασκευή μιας μονάδας για την επεξεργασία αναλωμένου πυρηνικού καυσίμου - 19,6 δισεκατομμύρια ρούβλια, μια μονάδα κατασκευής και ένα συγκρότημα εκκίνησης για ανακατασκευή καυσίμου - 26,6 δισεκατομμύρια ρούβλια . Το κύριο καθήκον του ενεργειακού συγκροτήματος που δημιουργείται θα πρέπει να είναι η ανάπτυξη της τεχνολογίας για τη λειτουργία ενός νέου αντιδραστήρα, η παραγωγή νέου καυσίμου και η τεχνολογία για την επανεπεξεργασία αναλωμένου πυρηνικού καυσίμου. Για το λόγο αυτό, η απόφαση για την εκτόξευση του αντιδραστήρα BREST-OD-300 σε λειτουργία ισχύος για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας θα ληφθεί μόνο μετά την ολοκλήρωση όλων των ερευνητικών εργασιών για το έργο.
Το εργοτάξιο του ενεργειακού συγκροτήματος BREST-300 βρίσκεται στην περιοχή του ραδιοχημικού εργοστασίου του Σιβηρικού Χημικού Συνδέσμου. Οι εργασίες σε αυτόν τον ιστότοπο ξεκίνησαν τον Αύγουστο του 2014. Σύμφωνα με τον Sergey Tochilin, γενικό διευθυντή του SCC, εδώ έχει ήδη πραγματοποιηθεί μια κατακόρυφη ισοπέδωση με εκσκαφή ενός εκατομμυρίου κυβικών μέτρων χώματος, έχουν τοποθετηθεί καλώδια, έχουν εγκατασταθεί αγωγοί ύδρευσης και έχουν ολοκληρωθεί άλλες κατασκευαστικές εργασίες. Επί του παρόντος, ο αναθέτων οργανισμός "Java-stroy" και ο υπεργολάβος Seversk "Spetsteplokhimmontazh" συνεχίζουν το συγκρότημα των εργασιών που σχετίζονται με την προπαρασκευαστική περίοδο. Σήμερα, 400 άτομα εργάζονται στο εργοτάξιο, με αύξηση του ρυθμού εργασίας στις εγκαταστάσεις, ο αριθμός των κατασκευαστών θα αυξηθεί σε 600-700 άτομα. Οι κρατικές επενδύσεις σε αυτό το έργο εκτιμώνται προσωρινά σε 100 δισεκατομμύρια ρούβλια, αναφέρει η υπηρεσία Τύπου του Χημικού Συνδέσμου Σιβηρίας.
Κατασκευάζεται σταδιακά το πιλοτικό ενεργειακό συγκρότημα επίδειξης στο μεγαλύτερο ΖΑΤΟ της χώρας μας. Το εργοστάσιο παραγωγής καυσίμου νιτριδίου είναι το πρώτο που κατασκευάζεται, η έναρξη λειτουργίας του έχει προγραμματιστεί για το 2017-2018. Στο μέλλον, το καύσιμο που παράγεται σε αυτό το εργοστάσιο θα πηγαίνει στον πιλοτικό και επίδειξη αντιδραστήρα BREST-300, η κατασκευή του οποίου θα ξεκινήσει το 2016 και θα ολοκληρωθεί το 2020, αυτό θα είναι η ολοκλήρωση του δεύτερου σταδίου του έργου. Το τρίτο στάδιο των εργασιών περιλαμβάνει την κατασκευή μιας άλλης μονάδας για την επεξεργασία αναλωμένων καυσίμων. Το έργο Proryv θα είναι πλήρως λειτουργικό έως το 2023. Χάρη στην υλοποίηση αυτού του φιλόδοξου έργου, περίπου 1,5 χιλιάδες νέες θέσεις εργασίας θα πρέπει να εμφανιστούν στην πόλη Seversk. 300-6 χιλιάδες εργαζόμενοι θα συμμετάσχουν άμεσα στην κατασκευή του εργοστασίου BREST-8.
Ο Andrey Nikolaev, επικεφαλής του έργου για τη δημιουργία του αντιδραστήρα BREST-300, δήλωσε ότι το ενεργειακό συγκρότημα πειραματικής επίδειξης στην πόλη Seversk θα περιλαμβάνει το εργοστάσιο αντιδραστήρα BREST-OD-300 με κύκλο πυρηνικού καυσίμου επί τόπου, καθώς και ένα συγκρότημα για την παραγωγή «πυρηνικού καυσίμου του μέλλοντος». Μιλάμε για καύσιμο νιτριδίου για ταχείς αντιδραστήρες νετρονίων. Υποτίθεται ότι σε αυτόν τον τύπο καυσίμου, ξεκινώντας από τη δεκαετία του 20 του 300ου αιώνα, θα λειτουργήσει ολόκληρη η βιομηχανία πυρηνικής ενέργειας. Προβλέπεται ότι ο πιλοτικός αντιδραστήρας BREST-300 θα είναι ο πρώτος γρήγορος αντιδραστήρας νετρονίων στον πλανήτη με ψυκτικό βαρύ υγρό μέταλλο. Σύμφωνα με το έργο, το αναλωμένο πυρηνικό καύσιμο στον αντιδραστήρα BREST-28 θα υποβληθεί σε επανεπεξεργασία και στη συνέχεια θα επαναφορτωθεί στον αντιδραστήρα. Για την αρχική φόρτωση του αντιδραστήρα θα απαιτηθούν συνολικά XNUMX τόνοι καυσίμου. Επί του παρόντος, αναλύεται αναλωμένο πυρηνικό καύσιμο από τις εγκαταστάσεις αποθήκευσης του χημικού εργοστασίου της Σιβηρίας - είναι πιθανό ότι μια ορισμένη ποσότητα προϊόντων με στοιχείο πλουτωνίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή καυσίμου για τον πειραματικό αντιδραστήρα BREST.
Ο αντιδραστήρας BREST-300 θα έχει μια σειρά από σημαντικά πλεονεκτήματα στον τομέα της λειτουργικής ασφάλειας έναντι οποιουδήποτε αντιδραστήρα που λειτουργεί σήμερα. Αυτός ο αντιδραστήρας θα μπορεί να σβήσει μόνος του εάν παρεκκλίνουν οι παράμετροι. Επιπλέον, σε έναν γρήγορο αντιδραστήρα νετρονίων, χρησιμοποιείται καύσιμο με χαμηλότερο περιθώριο αντιδραστικότητας, η επιτάχυνση στα άμεσα νετρόνια και η επακόλουθη πιθανότητα έκρηξης απλώς αποκλείονται. Ο μόλυβδος, σε αντίθεση με το νάτριο που χρησιμοποιείται σήμερα ως ψυκτικό, είναι παθητικός και από την άποψη της χημικής δραστηριότητας, ο μόλυβδος είναι ασφαλέστερος από το νάτριο. Το πυκνό καύσιμο νιτριδίου ανέχεται πιο εύκολα τις συνθήκες θερμοκρασίας και τα μηχανικά ελαττώματα, είναι πιο αξιόπιστο από το καύσιμο οξειδίου. Ακόμη και τα πιο ακραία ατυχήματα δολιοφθοράς με την καταστροφή εξωτερικών φραγμών (καλύμματα γάστρας, κτίρια αντιδραστήρων κ.λπ.) δεν μπορούν να οδηγήσουν σε εκλύσεις ραδιενεργών που θα απαιτούσαν την εκκένωση του πληθυσμού και την επακόλουθη μακροπρόθεσμη αποξένωση της γης, όπως συνέβη κατά το ατύχημα του Τσερνομπίλ το 1986.
Τα πλεονεκτήματα του αντιδραστήρα BREST περιλαμβάνουν:
— φυσική ασφάλεια από ακτινοβολία σε περίπτωση διαφόρων ατυχημάτων που οφείλονται σε εξωτερικούς και εσωτερικούς λόγους, συμπεριλαμβανομένης της δολιοφθοράς, η οποία δεν απαιτεί την εκκένωση του πληθυσμού·
— μακροπρόθεσμη (σχεδόν απεριόριστη χρονικά) παροχή καυσίμου λόγω της αποτελεσματικής χρήσης φυσικού ουρανίου·
— μη διάδοση πυρηνικών όπλων στον πλανήτη με εξαίρεση την παραγωγή πλουτωνίου οπλικής ποιότητας κατά τη λειτουργία και την εφαρμογή επιτόπιας τεχνολογίας για επανεπεξεργασία ξηρού καυσίμου χωρίς διαχωρισμό πλουτωνίου και ουρανίου·
— φιλική προς το περιβάλλον παραγωγή ενέργειας και επακόλουθη διάθεση αποβλήτων λόγω κλειστού κύκλου καυσίμου με μεταστοιχείωση προϊόντων μακράς διάρκειας σχάσης, μεταστοιχείωση και καύση ακτινιδών σε αντιδραστήρα, καθαρισμός ραδιενεργών αποβλήτων από ακτινίδες, διατήρηση και διάθεση ραδιενεργών αποβλήτων χωρίς διατάραξη της ακτινοβολία φυσική ισορροπία?
- οικονομική ανταγωνιστικότητα, η οποία επιτυγχάνεται λόγω της φυσικής ασφάλειας των πυρηνικών σταθμών και της τεχνολογίας του κύκλου καυσίμου που υλοποιείται, του αντιδραστήρα με μόνο 238U, της απόρριψης πολύπλοκων συστημάτων ασφάλειας μηχανικής, των υψηλών παραμέτρων μολύβδου, που διασφαλίζουν την επίτευξη υπερκρίσιμες παραμέτρους του κυκλώματος ατμοτουρμπίνας και υψηλή απόδοση του θερμοδυναμικού κύκλου, μειώνοντας το κόστος κατασκευής.
Εικόνα έργου του συγκροτήματος BREST. 1 - αντιδραστήρας, αίθουσα 2 κινητήρων με στρόβιλο, 3 - μονάδα επεξεργασίας SNF, 4 - μονάδα κατασκευής φρέσκου καυσίμου.
Ο συνδυασμός καυσίμου μονονιτριδίου, οι φυσικές ιδιότητες του ψυκτικού μολύβδου, οι σχεδιαστικές λύσεις του πυρήνα και των κυκλωμάτων ψύξης, τα φυσικά χαρακτηριστικά του γρήγορου αντιδραστήρα φέρνουν τον αντιδραστήρα BREST σε ένα ποιοτικά νέο επίπεδο φυσικής ασφάλειας και καθιστά δυνατή τη διασφάλιση της σταθερότητας χωρίς ενεργοποίηση εξοπλισμού ενεργούς προστασίας έκτακτης ανάγκης σε πολύ σοβαρά ατυχήματα που είναι ανυπέρβλητα για οποιονδήποτε από υπάρχοντες και σχεδιασμένους αντιδραστήρες στον κόσμο:
- αυτοκινούμενη από όλους τους διαθέσιμους ρυθμιστικούς φορείς.
- διακοπή λειτουργίας (εμπλοκή) όλων των αντλιών του 1ου κυκλώματος του αντιδραστήρα.
- διακοπή λειτουργίας (εμπλοκή) όλων των αντλιών του 2ου κυκλώματος του αντιδραστήρα.
— αποσυμπίεση του περιβλήματος του πρύτανη.
— ρήξη σωλήνων γεννήτριας ατμού ή αγωγών του δευτερεύοντος κυκλώματος κατά μήκος οποιουδήποτε τμήματος·
— την επιβολή ποικίλων ατυχημάτων.
- Απεριόριστο χρόνο ψύξης όταν η τροφοδοσία είναι εντελώς απενεργοποιημένη.
Το έργο Proryv που υλοποιεί η Rosatom στοχεύει στη δημιουργία μιας νέας τεχνολογικής πλατφόρμας για τη ρωσική πυρηνική βιομηχανία με κλειστό κύκλο καυσίμου και στην επίλυση του προβλήματος του αναλωμένου πυρηνικού καυσίμου και των ραδιενεργών αποβλήτων (RW). Το αποτέλεσμα της υλοποίησης αυτού του φιλόδοξου έργου θα πρέπει να είναι η δημιουργία ενός ανταγωνιστικού προϊόντος που θα παρέχει στις ρωσικές τεχνολογίες ηγετική θέση στην παγκόσμια πυρηνική ενέργεια και γενικά στο παγκόσμιο ενεργειακό σύστημα για τα επόμενα 30-50 χρόνια.
Πηγές πληροφοριών:
http://www.rosatom.ru
http://atomsib.ru
http://publicatom.ru/blog/atomsib/5854.html
http://sdelano-u-nas.livejournal.com/360656.html
Υλικά από δωρεάν πηγές