Rusya'da dördüncü nesle ait devrim niteliğinde bir nükleer reaktör yaratma çalışmaları devam ediyor. Devlet şirketi Rosatom'un bir parçası olan işletmelerin şu anda üzerinde çalıştığı BREST reaktöründen bahsediyoruz. Bu umut verici reaktör, Breakthrough projesinin bir parçası olarak inşa ediliyor. BREST, kurşun soğutucu, türbine çift devreli ısı transferi ve süper kritik buhar parametrelerine sahip hızlı nötron reaktörleri projesidir. Proje ülkemizde 1980'lerin sonlarından itibaren geliştirilmektedir. Bu reaktörün ana geliştiricisi, N. A. Dollezhal'in (Güç Mühendisliği Araştırma ve Tasarım Enstitüsü) adını taşıyan NIKIET'tir.
Bugün nükleer santraller Rusya'ya ürettiği elektriğin %18'ini sağlıyor. Ülkemizin Avrupa kesiminde, özellikle elektrik üretiminin %42'sini karşıladığı kuzeybatı kesiminde nükleer enerji çok önemlidir. Şu anda, Rusya'da faaliyet gösteren ve 34 güç ünitesini işleten 10 nükleer santral var. Çoğu, %2-5 seviyesinde izotop uranyum-235 içeriğine sahip düşük zenginleştirilmiş uranyumu yakıt olarak kullanır. Aynı zamanda nükleer santraldeki yakıt tamamen tüketilmemekte ve bu da radyoaktif atık oluşumuna yol açmaktadır.
Rusya halihazırda 18 bin ton kullanılmış uranyum biriktirdi ve bu rakam her yıl 670 ton artıyor. Bu atığın 110 bin tonu Amerika Birleşik Devletleri'nde olmak üzere toplamda 345 bin tonu dünyada bulunmaktadır. Bu atıkların işlenmesiyle ilgili sorun, kapalı çevrimde çalışacak yeni tip bir reaktörle çözülebilir. Böyle bir reaktörün yaratılması, askeri nükleer teknolojinin sızıntısıyla başa çıkmaya yardımcı olacaktır. Bu tür reaktörler, prensipte nükleer silahların yaratılması için gerekli hammaddeleri elde etmek imkansız olacağından, dünyadaki herhangi bir ülkeye güvenli bir şekilde tedarik edilebilir. Ancak ana avantajları güvenlik olacaktır. Bu tür reaktörler, eski, kullanılmış nükleer yakıtla bile başlatılabilir. Fizik ve Matematik Bilimleri Doktoru A. Kryukov'a göre, oldukça kaba hesaplamalar bile bize, nükleer endüstrinin 60 yılı aşkın süredir biriken kullanılmış uranyum rezervlerinin birkaç yüz yıllık enerji üretimi için yeterli olacağını söylüyor.
BREST reaktörleri bu yönde devrim niteliğinde bir projedir. Bu reaktör, Vladimir Putin'in Eylül 2000'de BM'deki Milenyum Zirvesi'ndeki konuşmasının bağlamına çok iyi uyuyor. Rus cumhurbaşkanı raporunun bir parçası olarak dünyaya yeni bir nükleer enerji sözü verdi: güvenli, temiz, silah kullanımı hariç. Bu sunumdan bu yana, Atılım projesinin uygulanması ve BREST reaktörünün oluşturulması çalışmaları önemli ilerleme kaydetti.
BREST-300 reaktörünün genel görünümü
Başlangıçta, 300 MW kapasiteli bir güç ünitesi sağlayacak olan BREST ünitesi tasarlandı, ancak daha sonra 1200 MW kapasiteli bir proje ortaya çıktı. Aynı zamanda, zamanın bu noktasında geliştiriciler, büyük miktarda yeni tasarım çözümlerinin geliştirilmesiyle bağlantılı olarak tüm çabalarını daha az güçlü reaktör BREST-OD-300 (deneysel gösteri) üzerinde yoğunlaştırdı ve bunları test etmeyi planlıyor. uygulamada nispeten küçük ve ucuz bir proje üzerinde. Ayrıca seçilen 300 MW (elektrik) ve 700 MW (termal) güç, reaktör çekirdeğinde bire eşit yakıt ıslah oranını elde etmek için gereken minimum güçtür.
Şu anda, "Atılım" projesi, kapalı bölgesel birim (ZATO) Seversk (Tomsk bölgesi) topraklarında Sibirya Kimyasal Kombine'nin (SCC) devlet şirketi "Rosatom" girişiminin sahasında uygulanmaktadır. Bu proje, geleceğin nükleer enerji endüstrisinde talep görecek olan nükleer yakıt döngüsünü kapatmak için teknolojilerin geliştirilmesini içermektedir. Bu projenin pratikte uygulanması, aşağıdakilerden oluşan bir pilot gösteri güç kompleksinin oluşturulmasını sağlar: BREST-OD-300 - sabit bir nükleer yakıt döngüsüne sahip kurşun sıvı metal soğutuculu hızlı bir nötron reaktörü ve imalat / yenileme için özel bir modül Bu reaktör için yakıtın yanı sıra kullanılmış yakıtını yeniden işlemek için bir modül. BREST-OD-300 reaktörünün 2020'de piyasaya sürülmesi planlanıyor.
Pilot gösteri enerji kompleksinin genel tasarımcısı St. Petersburg VNIPIET'tir. Reaktör NIKIET (Moskova) tarafından inşa ediliyor. Daha önce, BREST reaktörünün geliştirilmesinin 17.7 milyar ruble, kullanılmış bir nükleer yakıt yeniden işleme modülünün inşasının - 19.6 milyar ruble, bir fabrikasyon modülü ve bir yakıt yenileme başlangıç kompleksi - 26,6 milyar ruble olarak tahmin edildiği bildirilmişti. Oluşturulan enerji kompleksinin ana görevi, yeni bir reaktörün işletilmesi için teknolojinin geliştirilmesi, yeni yakıt üretimi ve kullanılmış nükleer yakıtın yeniden işlenmesi için teknoloji olmalıdır. Bu nedenle, elektrik üretmek için BREST-OD-300 reaktörünü güç modunda başlatma kararı, ancak proje üzerindeki tüm araştırma çalışmalarının tamamlanmasından sonra verilecektir.
BREST-300 güç kompleksinin şantiyesi, Sibirya Kimyasal Kombine'nin radyokimyasal tesisi alanında yer almaktadır. Bu sitedeki çalışmalar Ağustos 2014'te başladı. SKhK Genel Müdürü Sergei Tochilin'e göre, burada bir milyon metreküp toprağın hafriyatı ile dikey bir tesviye yapıldı, kablolar döşendi, endüstriyel su boru hatları döşendi ve diğer inşaat işleri tamamlandı. Şu anda, yüklenici "Java-Stroy" ve Seversky alt yüklenicisi "Spetsteplokhimmontazh", hazırlık dönemi ile ilgili işlerin kompleksini sürdürüyor. Bugün şantiyede 400 kişi çalışıyor, tesisteki iş temposunun artmasıyla inşaatçı sayısı 600-700 kişiye çıkacak. Sibirya Kimyasal Kombine basın servisine göre, bu projedeki devlet yatırımlarının kabaca 100 milyar ruble olduğu tahmin ediliyor.
Ülkemizin en büyük kapalı idari kompleksinde deneysel bir gösteri enerji kompleksi etaplar halinde inşa ediliyor. İlk nitrür yakıt santralinin 2017-2018 yıllarında devreye alınması planlanmaktadır. Gelecekte bu tesiste üretilen yakıt, inşaatına 2016 yılında başlanacak ve 2020 yılında tamamlanacak olan BREST-300 deneysel demonstrasyon reaktörüne gidecek olup, bu projenin ikinci aşamasının tamamlanması olacaktır. İşin üçüncü aşaması, kullanılmış yakıtın yeniden işlenmesi için başka bir tesisin inşasını öngörüyor. Atılım projesi 2023 yılına kadar tam olarak faaliyete geçmelidir. Bu iddialı projenin uygulanması sayesinde Seversk şehrinde yaklaşık 1,5 bin yeni iş ortaya çıkacak. 6-8 bin işçi doğrudan BREST-300 kurulumunun yapımına katılacak.
BREST-300 reaktör projesinin başkanı Andrei Nikolaev'in dediği gibi, Seversk kentindeki deneysel gösteri güç kompleksi, sabit bir nükleer yakıt döngüsüne sahip BREST-OD-300 reaktör tesisini ve ayrıca üretim için bir kompleksi içerecektir. "geleceğin nükleer yakıtı." Hızlı reaktörler için nitrür yakıtından bahsediyoruz. XXI yüzyılın 20'li yıllarından başlayarak tüm nükleer enerji endüstrisinin bu tür yakıt üzerinde çalışacağı varsayılmaktadır. Deneysel BREST-300 reaktörünün, ağır sıvı metal soğutuculu dünyanın ilk hızlı nötron reaktörü olması planlanıyor. Projeye göre, BREST-300 reaktöründe kullanılmış nükleer yakıt yeniden işlenecek ve ardından reaktöre yeniden yüklenecek. Reaktörün ilk yüklemesi için toplam 28 ton yakıt gerekecektir. Şu anda, Sibirya Kimyasal Kombine'nin depolama tesislerinden kullanılmış nükleer yakıtın analizi yapılmaktadır - deneysel BREST reaktörü için yakıt üretiminde plütonyum elementli belirli miktarda ürünün kullanılması mümkündür.
BREST-300 reaktörü, günümüzde çalışan herhangi bir reaktöre göre işletme güvenliği açısından bir dizi önemli avantaja sahip olacaktır. Herhangi bir parametrede sapma olması durumunda bu reaktör kendi kendine kapanabilecektir. Ek olarak, hızlı bir nötron reaktörü, daha düşük reaktivite marjına sahip yakıt kullanır ve ani nötron hızlanması ve müteakip patlama olasılığı basitçe göz ardı edilir. Kurşun, günümüzde ısı taşıyıcı olarak kullanılan sodyumdan farklı olarak pasiftir ve kimyasal aktivite açısından kurşun, sodyumdan daha güvenlidir. Yoğun nitrür yakıt, sıcaklık koşullarını ve mekanik kusurları daha kolay tolere eder, oksit yakıttan daha güvenilirdir. Dış engellerin (gemi kapakları, reaktör binaları vb.) yok edilmesiyle meydana gelen en aşırı sabotaj kazaları bile, nüfusun tahliyesini ve ardından arazinin uzun vadeli yabancılaşmasını gerektirecek radyoaktif salınımlara yol açamayacak. 1986 Çernobil kazası.
BREST reaktörünün avantajları şunları içerir:
- Sabotaj dahil, nüfusun tahliyesini gerektirmeyen dış ve iç sebeplerle her türlü kaza durumunda doğal radyasyon güvenliği;
- doğal uranyumun verimli kullanımı nedeniyle uzun vadeli (zaman açısından neredeyse sınırsız) yakıt tedariği;
- silah sınıfı plütonyumun çalışması sırasında üretimi ortadan kaldırarak ve plütonyum ve uranyumu ayırmadan kuru yakıtın yeniden işlenmesi için yerinde teknolojinin uygulanmasıyla gezegende nükleer silahların yayılmasının önlenmesi;
- enerji üretiminin çevre dostu olması ve uzun ömürlü fisyon ürünlerinin dönüştürülmesi, aktinitlerin bir reaktörde dönüştürülmesi ve yanması, radyoaktif atıkların aktinitlerden arındırılması, radyoaktif atıkların korunması ve bertarafı ile kapalı bir yakıt döngüsü nedeniyle atık bertarafı doğal radyasyon dengesi;
- nükleer santralin doğal güvenliği ve uygulanan yakıt döngüsünün teknolojisi, reaktörün sadece 238U ile beslenmesi, karmaşık mühendislik güvenlik sistemlerinin reddedilmesi, süper kritik başarıyı sağlayan yüksek kurşun parametreleri nedeniyle elde edilen ekonomik rekabet gücü buhar türbini devresinin parametreleri ve termodinamik çevrimin yüksek verimliliği, inşaat maliyetlerinin azaltılması.
BREST kompleksinin proje görüntüsü. 1 - reaktör, 2 - türbin odası, 3 - SNF yeniden işleme modülü, 4 - taze yakıt üretim modülü.
Mononitrür yakıt, kurşun soğutucunun doğal nitelikleri, çekirdek ve soğutma devrelerinin tasarım çözümleri, hızlı bir reaktörün fiziksel özelliklerinin birleşimi, BREST reaktörünü niteliksel olarak yeni bir doğal güvenlik düzeyine getirir ve aktif tetikleme olmadan kararlılığın sağlanmasını mümkün kılar. Dünyadaki mevcut ve projelendirilmiş reaktörlerin hiçbiri için aşılmaz olan çok ciddi kazalarda acil koruma araçları:
- mevcut tüm düzenleyici kurumların kundağı motorlu tabancası;
- reaktörün 1. devresinin tüm pompalarının kapatılması (sıkışması);
- reaktörün 2. devresinin tüm pompalarının kapatılması (sıkışması);
- rektörlük binasının basınçsızlaştırılması;
- herhangi bir bölümdeki ikincil devrenin buhar jeneratörü borularının veya boru hatlarının yırtılması;
- çeşitli kazaların dayatılması;
- Tam güç kapalıyken sınırsız süre bekleme süresi.
Rosatom tarafından hayata geçirilen Atılım projesi, Rus nükleer endüstrisi için kapalı bir yakıt çevrimi ile yeni bir teknolojik platform oluşturmayı ve kullanılmış nükleer yakıt ve radyoaktif atık (RW) sorununu çözmeyi amaçlıyor. Bu iddialı projenin uygulanmasının sonucu, Rus teknolojilerine önümüzdeki 30-50 yıl boyunca dünya nükleer enerjisinde ve genel olarak küresel enerji sisteminde liderlik sağlayacak rekabetçi bir ürünün yaratılması olmalıdır.
