I Ryssland pågår ett arbete för att skapa en revolutionär kärnreaktor som tillhör den fjärde generationen. Vi talar om BREST -reaktorn, där företag som ingår i det statliga företaget Rosatom för närvarande arbetar. Denna lovande reaktor byggs som en del av genombrottsprojektet. BREST är ett projekt av snabba neutronreaktorer med ett kylmedel för bly, en dubbelkretsvärmeöverföring till turbinen, samt superkritiska ångparametrar. Projektet har utvecklats i vårt land sedan slutet av 1980 -talet. Huvudutvecklaren för denna reaktor är NIKIET uppkallad efter N. A. Dollezhal (Research and Design Institute of Power Engineering).
Idag förser kärnkraftverk Ryssland med 18% av den el som den producerar. Kärnkraft är mycket viktigt i den europeiska delen av vårt land, särskilt i nordväst, där det står för 42% av elproduktionen. För närvarande finns det 10 kärnkraftverk i Ryssland som driver 34 kraftenheter. De flesta av dem använder låganrikat uran som bränsle med innehållet av isotopen uran-235 vid en nivå av 2-5%. Samtidigt förbrukas inte bränslet vid kärnkraftverket helt, vilket leder till bildandet av radioaktivt avfall.
Ryssland har redan ackumulerat 18 tusen ton förbrukat uran och varje år ökar denna siffra med 670 ton. Totalt finns det 345 tusen ton av detta avfall i världen, varav 110 tusen ton finns i USA. Problemet med behandlingen av dessa avfall skulle kunna lösas med en ny typ av reaktor, som skulle fungera i en sluten cykel. Skapandet av en sådan reaktor skulle hjälpa till att hantera läckage av militär kärnteknik. Sådana reaktorer skulle säkert kunna levereras till alla länder i världen, eftersom det i princip skulle vara omöjligt att få fram de råvaror som är nödvändiga för att skapa kärnvapen på dem. Men deras främsta fördel skulle vara säkerhet. Sådana reaktorer kan startas även på gammalt, använt kärnbränsle. Enligt A. Kryukov, doktor i fysikalisk och matematisk vetenskap, berättar även ganska grova beräkningar att reserverna av använt uran som ackumulerats under 60 års drift av kärnkraftsindustrin kommer att räcka för flera hundra års energiproduktion.
BREST -reaktorerna är ett revolutionerande projekt i denna riktning. Denna reaktor passar väl in i sammanhanget av Vladimir Putins tal vid millenniumtoppmötet i FN i september 2000. Som en del av sin rapport lovade den ryska presidenten världen en ny kärnkraft: säker, ren, exklusive vapenanvändning. Sedan den presentationen har arbetet med genomförandet av Breakthrough -projektet och skapandet av BREST -reaktorn gjort betydande framsteg.
Allmän uppfattning om BREST-300-reaktorn
Inledningsvis konstruerades BREST -enheten, som skulle ge en kraftenhet med en kapacitet på 300 MW, men senare dök ett projekt upp med en ökad kapacitet på 1200 MW. Samtidigt har utvecklarna vid denna tidpunkt koncentrerat alla sina ansträngningar på den mindre kraftfulla reaktorn BREST-OD-300 (experimentell demonstration) i samband med utvecklingen av en stor mängd nya designlösningar och planerar att testa dem på ett relativt litet och billigt projekt i genomförande. Dessutom är den valda effekten på 300 MW (elektrisk) och 700 MW (termisk) den minimikrav som krävs för att få bränsleförädlingsförhållandet i reaktorkärnan lika med enhet.
För närvarande genomförs "Genombrott" -projektet på platsen för företaget för det statliga företaget "Rosatom" i Siberian Chemical Combine (SCC) på territoriet för den slutna territoriella enheten (ZATO) Seversk (Tomsk -regionen). Detta projekt innebär utveckling av teknik för att stänga kärnbränslecykeln, som kommer att efterfrågas i framtidens kärnkraftsindustri. Genomförandet av detta projekt i praktiken möjliggör skapandet av ett pilotdemonstrationskraftskomplex bestående av: BREST-OD-300-en snabb neutronreaktor med en flytande blykylvätska av metall med en stationär kärnbränslecykel och en speciell modul för tillverkning / renovering bränsle för denna reaktor, samt en modul för omarbetning av det använda bränslet. Det planeras att lansera BREST-OD-300-reaktorn 2020.
Generaldesignern för pilotdemonstrationen energikomplex är Sankt Petersburg VNIPIET. Reaktorn byggs av NIKIET (Moskva). Tidigare rapporterades att utvecklingen av BREST -reaktorn uppskattas till 17,7 miljarder rubel, byggandet av en upparbetningsmodul för använt kärnbränsle - 19,6 miljarder rubel, en tillverkningsmodul och ett uppstartskomplex för bränslerenovering - 26,6 miljarder rubel. Huvuduppgiften för det energikomplex som skapas bör vara utvecklingen av tekniken för drift av en ny reaktor, produktion av nytt bränsle och tekniken för upparbetning av använt kärnbränsle. Av denna anledning kommer beslutet att starta BREST-OD-300-reaktorn i effektläge för att generera elektricitet att fattas först efter att allt forskningsarbete på projektet är klart.
Byggplatsen för kraftkomplexet BREST-300 ligger i området för den radiokemiska anläggningen i Siberian Chemical Combine. Arbetet med denna webbplats började i augusti 2014. Enligt Sergei Tochilin, generaldirektör för SKhK, har en vertikal utjämning redan utförts här med utgrävning av en miljon kubikmeter jord, kablar har lagts, industriella vattenledningar har installerats och andra byggnadsarbeten har slutförts. För närvarande fortsätter entreprenören "Java-Stroy" och Seversky-underleverantören "Spetsteplokhimmontazh" komplexet av arbeten relaterade till förberedelseperioden. Idag arbetar 400 personer på byggarbetsplatsen, med ökningen av arbetstakten på anläggningen kommer antalet byggare att växa till 600-700 personer. Statliga investeringar i detta projekt uppskattas grovt till 100 miljarder rubel, enligt presstjänsten från Siberian Chemical Combine.
Ett experimentellt demonstrationsenergikomplex i det största i vårt land stängt administrativt komplex byggs i etapper. Den första som bygger en nitridbränslefabrik är planerad att tas i drift 2017-2018. I framtiden kommer bränslet som produceras vid denna anläggning att gå till experimentella demonstrationsreaktorn BREST-300, vars konstruktion kommer att påbörjas 2016 och vara klar 2020, detta kommer att vara slutförandet av projektets andra etapp. Den tredje etappen av arbetet avser byggandet av en annan anläggning för upparbetning av använt bränsle. Genombrottsprojektet ska vara fullt operativt år 2023. Tack vare genomförandet av detta ambitiösa projekt bör cirka 1,5 tusen nya jobb dyka upp i staden Seversk. 6-8 tusen arbetare kommer att direkt delta i byggandet av BREST-300-installationen.
Som chefen för BREST-300-reaktorprojektet Andrei Nikolaev sa, kommer det experimentella demonstrationskraftskomplexet i staden Seversk att omfatta BREST-OD-300-reaktoranläggningen med en stationär kärnbränslecykel, liksom ett komplex för produktion av "framtidens kärnbränsle." Vi pratar om nitridbränsle för snabba reaktorer. Det antas att det är på denna typ av bränsle att hela kärnkraftsindustrin kommer att fungera från 20 -talet av XXI -talet. Det är planerat att den experimentella BREST-300-reaktorn ska bli världens första snabba neutronreaktor med en tung flytande metallkylvätska. Enligt projektet kommer använt kärnbränsle i BREST-300-reaktorn att omarbetas och sedan laddas om i reaktorn. Totalt 28 ton bränsle kommer att krävas för den första laddningen av reaktorn. För närvarande genomförs analysen av använt kärnbränsle från lagringsanläggningarna i Siberian Chemical Combine - det är möjligt att en viss mängd produkter med ett plutoniumelement kan användas vid produktion av bränsle till den experimentella BREST -reaktorn.
BREST-300-reaktorn kommer att ha ett antal betydande fördelar när det gäller driftssäkerhet jämfört med alla reaktorer som fungerar idag. Denna reaktor kommer att kunna stängas av på egen hand vid avvikelse av parametrar. Dessutom använder en snabb neutronreaktor bränsle med lägre reaktivitetsmarginal, och snabb neutronacceleration och den efterföljande risken för en explosion utesluts helt enkelt. Bly, till skillnad från natrium som används idag som värmebärare, är passivt, och ur kemisk aktivitet är bly säkrare än natrium. Tätt nitridbränsle tål lättare temperaturförhållanden och mekaniska defekter, det är mer pålitligt än oxidbränsle. Även de mest extrema sabotageolyckorna med förstörelse av yttre barriärer (kärllock, reaktorbyggnader etc.) kommer inte att kunna leda till radioaktiva utsläpp som skulle kräva evakuering av befolkningen och efterföljande långsiktigt främmande av mark, som hände under Tjernobyl -olyckan 1986.
Fördelarna med BREST -reaktorn inkluderar:
- naturlig strålningssäkerhet vid alla typer av olyckor av yttre och interna skäl, inklusive sabotage, som inte kräver evakuering av befolkningen.
- långsiktig (nästan obegränsad tid) bränsletillförsel på grund av effektiv användning av naturligt uran;
-icke-spridning av kärnvapen på planeten genom att eliminera produktionen under drift av vapenplutonium och implementering av teknik på plats för upparbetning av torrt bränsle utan separation av plutonium och uran.
- miljövänlig energiproduktion och efterföljande avfallshantering på grund av en sluten bränslecykel med transmutation av långlivade klyvningsprodukter, transmutation och förbränning av aktinider i en reaktor, rening av radioaktivt avfall från aktinider, lagring och bortskaffande av radioaktivt avfall utan att kränka naturlig strålningsbalans;
- ekonomisk konkurrenskraft, som uppnås på grund av kärnkraftverkets naturliga säkerhet och tekniken för den genomförda bränslecykeln, som matar reaktorn med endast 238U, avvisande av komplexa tekniska säkerhetssystem, höga blyparametrar, som säkerställer uppnåendet av superkritiska parametrar för ångturbinkretsen och hög effektivitet för den termodynamiska cykeln, minskning av byggkostnader.
Projektbild av BREST -komplexet. 1 - reaktor, 2 - turbinrum, 3 - SNF -bearbetningsmodul, 4 - modul för tillverkning av färskt bränsle.
Kombinationen av mononitridbränsle, naturliga kvaliteter hos blykylvätskan, designlösningar för kärnan och kylkretsar, fysiska egenskaper hos en snabb reaktor ger BREST -reaktorn till en kvalitativt ny nivå av naturlig säkerhet och gör det möjligt att säkerställa stabilitet utan att utlösa aktiv medel för nödskydd vid mycket allvarliga olyckor, som är oöverstigliga för någon av befintliga och projekterade reaktorer i världen:
- självgående pistol från alla tillgängliga regleringsorgan;
- avstängning (störning) av alla pumpar i reaktorns första krets;
- avstängning (störning) av alla pumpar i reaktorns andra krets;
- tryckavlastning av rektorns byggnad;
- bristning av ånggeneratorrör eller rörledningar i sekundärkretsen vid vilken sektion som helst;
- påförande av en mängd olika olyckor;
- Obegränsad nedkylningstid vid fullständig avstängning.
Genombrottsprojektet som genomförs av Rosatom syftar till att skapa en ny teknisk plattform för den ryska kärnkraftsindustrin med en stängd bränslecykel och lösa problemet med använt kärnbränsle och radioaktivt avfall (RW). Resultatet av genomförandet av detta ambitiösa projekt bör vara skapandet av en konkurrenskraftig produkt som kommer att ge rysk teknik ledarskap i världens kärnkraftsindustri och i allmänhet i det globala energisystemet under de närmaste 30-50 åren.
