در روسیه ، کار برای ایجاد یک راکتور هسته ای انقلابی متعلق به نسل چهارم در حال انجام است. ما در مورد راکتور BREST صحبت می کنیم ، که در حال حاضر شرکت هایی که بخشی از شرکت دولتی Rosatom هستند روی آن کار می کنند. این راکتور امیدوار کننده به عنوان بخشی از پروژه دستیابی به موفقیت ساخته می شود. BREST پروژه ای از راکتورهای نوترونی سریع با خنک کننده سربی ، انتقال حرارت دو مدار به توربین و همچنین پارامترهای بخار فوق بحرانی است. این پروژه در کشور ما از اواخر دهه 1980 توسعه یافته است. توسعه دهنده اصلی این راکتور NIKIET به نام N. A. Dollezhal (موسسه تحقیق و طراحی مهندسی نیرو) است.
امروزه نیروگاه های هسته ای 18 درصد از برق تولیدی خود را در اختیار روسیه قرار می دهند. انرژی هسته ای در بخش اروپایی کشور ما ، به ویژه در شمال غربی ، که 42 درصد از تولید برق را تشکیل می دهد ، بسیار مهم است. در حال حاضر ، 10 نیروگاه هسته ای در روسیه فعالیت می کنند که 34 واحد نیرو دارند. اکثر آنها از اورانیوم غنی شده کم به عنوان سوخت با محتوای ایزوتوپ اورانیوم 235 در سطح 2-5 use استفاده می کنند. در عین حال ، سوخت نیروگاه هسته ای به طور کامل مصرف نمی شود ، که منجر به تشکیل زباله های رادیواکتیو می شود.
روسیه در حال حاضر 18 هزار تن اورانیوم مصرفی انباشته کرده است و هر سال این رقم 670 تن افزایش می یابد. در مجموع 345 هزار تن از این زباله در جهان وجود دارد که 110 هزار تن آن در ایالات متحده است. مشکل پردازش این ضایعات را می توان با نوع جدیدی از راکتورها حل کرد که در چرخه بسته کار می کنند. ایجاد چنین راکتوری به مقابله با نشت فناوری هسته ای نظامی کمک می کند. چنین راکتورهایی را می توان با خیال راحت به همه کشورهای جهان عرضه کرد ، زیرا در اصل به دست آوردن مواد اولیه لازم برای ایجاد سلاح های هسته ای بر روی آنها غیرممکن است. اما مزیت اصلی آنها ایمنی است. چنین راکتورهایی را می توان حتی با سوخت هسته ای قدیمی و مصرف شده راه اندازی کرد. به گفته A. Kryukov ، دکترای علوم فیزیک و ریاضی ، حتی محاسبات نسبتاً نادرست به ما می گوید که ذخایر اورانیوم مصرف شده در 60 سال فعالیت صنعت هسته ای انباشته شده برای چند صد سال تولید انرژی کافی خواهد بود.
راکتورهای BREST یک پروژه انقلابی در این راستا هستند. این راکتور به خوبی در متن سخنرانی ولادیمیر پوتین در اجلاس هزاره در سازمان ملل در سپتامبر 2000 مطابقت دارد. رئیس جمهور روسیه در بخشی از گزارش خود به جهان وعده انرژی هسته ای جدید داد: ایمن ، پاک و بدون استفاده از سلاح. از زمان ارائه آن ، کار بر روی اجرای پروژه Breakthrough و ایجاد راکتور BREST پیشرفت چشمگیری داشته است.
نمای کلی راکتور BREST-300
در ابتدا ، واحد BREST طراحی شد که یک واحد قدرت با ظرفیت 300 مگاوات را ارائه می داد ، اما بعداً پروژه ای با ظرفیت افزایش 1200 مگاوات ظاهر شد. در عین حال ، در این برهه از زمان ، توسعه دهندگان تمام تلاش خود را بر روی راکتور کمتر قدرتمند BREST-OD-300 (نمایش تجربی) در ارتباط با توسعه تعداد زیادی راه حل طراحی جدید متمرکز کرده اند و برنامه هایی برای آزمایش آنها طراحی شده است. در یک پروژه نسبتاً کوچک و ارزان در حال اجرا.علاوه بر این ، قدرت انتخابی 300 مگاوات (الکتریکی) و 700 مگاوات (حرارتی) حداقل توان مورد نیاز برای بدست آوردن نسبت تولید سوخت در هسته راکتور برابر با واحد است.
در حال حاضر ، پروژه "پیشرفت" در محل شرکت دولتی "Rosatom" از ترکیب شیمیایی سیبری (SCC) در قلمرو واحد سرزمینی بسته (ZATO) Seversk (منطقه تومسک) در حال اجرا است. این پروژه شامل توسعه فناوری هایی برای بستن چرخه سوخت هسته ای است که در آینده در صنعت انرژی هسته ای مورد نیاز خواهد بود. اجرای این پروژه در عمل ایجاد یک مجموعه قدرت نمایشی آزمایشی شامل: BREST-OD-300-یک راکتور نوترونی سریع با خنک کننده فلزی مایع سربی با چرخه سوخت هسته ای ثابت و یک ماژول ویژه برای ساخت / بازسازی سوخت این راکتور و همچنین ماژولی برای پردازش مجدد سوخت مصرفی آن. برنامه ریزی شده است که راکتور BREST-OD-300 در سال 2020 راه اندازی شود.
طراح عمومی مجتمع انرژی نمایشی خلبان VNIPIET سنت پترزبورگ است. راکتور توسط NIKIET (مسکو) در حال ساخت است. پیشتر گزارش شده بود که توسعه راکتور BREST 17.7 میلیارد روبل برآورد شده است ، ساخت یک ماژول پردازش شده سوخت هسته ای مصرف شده - 19.6 میلیارد روبل ، یک ماژول ساخت و مجموعه راه اندازی مجدد سوخت - 26.6 میلیارد روبل. وظیفه اصلی مجتمع انرژی در حال ایجاد باید توسعه فناوری کارکرد راکتور جدید ، تولید سوخت جدید و فناوری پردازش مجدد سوخت هسته ای مصرف شده باشد. به همین دلیل ، تصمیم برای راه اندازی راکتور BREST-OD-300 در حالت قدرت به منظور تولید برق تنها پس از اتمام تمام کارهای تحقیقاتی در مورد این پروژه انجام می شود.
محل احداث مجتمع برق BREST-300 در منطقه کارخانه رادیو شیمیایی ترکیب شیمیایی سیبری واقع شده است. کار در این سایت در آگوست 2014 آغاز شد. به گفته سرگئی توچیلین ، مدیر کل SKhK ، قبلاً یک سطح عمودی در اینجا با حفاری یک میلیون متر مکعب خاک انجام شده است ، کابل ها گذاشته شده ، خطوط لوله آب صنعتی نصب شده است و سایر کارهای ساختمانی به پایان رسیده است. در حال حاضر ، پیمانکار "Java-Stroy" و پیمانکار فرعی Seversky "Spetsteplokhimmontazh" مجموعه کارهای مربوط به دوره آماده سازی را ادامه می دهند. امروزه 400 نفر در محل ساخت و ساز کار می کنند ، با افزایش سرعت کار در تاسیسات ، تعداد سازندگان به 600-700 نفر افزایش می یابد. به گفته سرویس مطبوعاتی ترکیب شیمیایی سیبری ، سرمایه گذاری های دولتی در این پروژه تقریباً 100 میلیارد روبل برآورد شده است.
یک مجتمع تجربی تجربی تجربی در بزرگترین مجموعه اداری بسته کشور ما به صورت مرحله ای در حال ساخت است. اولین مورد برای ساختن نیروگاه سوخت نیترید برنامه ریزی شده است که در سال 2017-2018 راه اندازی شود. در آینده ، سوخت تولید شده در این کارخانه به راکتور آزمایشی آزمایشی BREST-300 می رسد ، که ساخت آن در سال 2016 آغاز می شود و در سال 2020 به پایان می رسد ، این مرحله دوم پروژه خواهد بود. مرحله سوم کار ساخت کارخانه دیگری برای پردازش مجدد سوخت مصرفی را پیش بینی می کند. پروژه دستیابی به موفقیت باید تا سال 2023 به طور کامل عملیاتی شود. با تشکر از اجرای این پروژه بلند پروازانه ، حدود 1.5 هزار شغل جدید باید در شهر سورسک ظاهر شود. 6-8 هزار کارگر به طور مستقیم در ساخت تاسیسات BREST-300 شرکت خواهند کرد.
همانطور که رئیس پروژه راکتور BREST-300 آندری نیکولاف گفت ، مجتمع تجربی قدرت نمایشی در شهر Seversk شامل نیروگاه راکتور BREST-OD-300 با چرخه سوخت هسته ای ثابت و همچنین مجموعه ای برای تولید "سوخت هسته ای آینده". ما در مورد سوخت نیترید برای راکتورهای سریع صحبت می کنیم. فرض بر این است که با استفاده از این نوع سوخت ، از دهه 20 قرن XXI ، کل صنعت انرژی هسته ای کار خواهد کرد. برنامه ریزی شده است که راکتور آزمایشی BREST-300 به اولین راکتور نوترونی سریع جهان با خنک کننده فلز مایع سنگین تبدیل شود.طبق این پروژه ، سوخت هسته ای مصرف شده در راکتور BREST-300 مجددا پردازش شده و سپس در راکتور بارگیری می شود. در مجموع 28 تن سوخت برای بارگیری اولیه راکتور مورد نیاز است. در حال حاضر ، تجزیه و تحلیل سوخت هسته ای مصرفی از محل های ذخیره سازی ترکیب شیمیایی سیبری در حال انجام است - ممکن است از مقدار مشخصی از محصولات با عنصر پلوتونیوم در تولید سوخت راکتور آزمایشی BREST استفاده شود.
راکتور BREST-300 دارای مزایای قابل توجهی از نظر ایمنی عملیاتی نسبت به هر راکتوری است که امروزه کار می کند. این راکتور در صورت انحراف از پارامترها قادر خواهد بود به تنهایی خاموش شود. علاوه بر این ، یک راکتور نوترونی سریع از سوخت با حاشیه واکنش کمتر استفاده می کند و شتاب سریع نوترون و احتمال بعدی انفجار به سادگی منتفی است. سرب بر خلاف سدیمی که امروزه به عنوان حامل گرما استفاده می شود ، منفعل است و از نظر فعالیت شیمیایی ، سرب ایمن تر از سدیم است. سوخت نیترید متراکم شرایط دما و نقص های مکانیکی را به راحتی تحمل می کند ، از سوخت اکسید قابل اطمینان تر است. حتی شدیدترین تصادفات خرابکارانه با تخریب موانع خارجی (درپوش کشتی ها ، ساختمان های رآکتور و غیره) نمی تواند منجر به انتشار رادیواکتیو شود که مستلزم تخلیه جمعیت و متعاقباً بیگانگی طولانی مدت زمین است ، همانطور که در طول این مدت اتفاق افتاد. حادثه چرنوبیل در سال 1986
مزایای راکتور BREST عبارتند از:
- ایمنی تابش طبیعی در صورت بروز انواع حوادث به دلایل خارجی و داخلی ، از جمله خرابکاری ، که نیازی به تخلیه جمعیت ندارد.
- تامین سوخت طولانی مدت (تقریباً نامحدود) به دلیل استفاده کارآمد از اورانیوم طبیعی ؛
-عدم اشاعه سلاح های هسته ای در کره زمین با حذف تولید در طول عملیات پلوتونیوم درجه سلاح و اجرای فناوری در محل برای بازپرداخت سوخت خشک بدون جداسازی پلوتونیوم و اورانیوم.
- سازگاری با محیط زیست در تولید انرژی و دفع پسماند ناشی از چرخه سوخت بسته با تبدیل محصولات شکافت طولانی مدت ، تبدیل و احتراق اکتینیدها در راکتور ، تصفیه پسماندهای رادیواکتیو از اکتینیدها ، نگهداری و دفع زباله های رادیواکتیو بدون نقض تعادل تابش طبیعی ؛
- رقابت اقتصادی ، که به دلیل ایمنی طبیعی نیروگاه هسته ای و فناوری چرخه سوخت اجرا شده ، تغذیه راکتور تنها با 238U ، رد سیستم های ایمنی مهندسی پیچیده ، پارامترهای سرب بالا ، که دستیابی به فوق بحرانی را تضمین می کند ، حاصل می شود. پارامترهای مدار توربین بخار و راندمان بالای چرخه ترمودینامیکی ، کاهش هزینه های ساخت و ساز.
تصویر پروژه مجتمع BREST. 1 - راکتور ، 2 - اتاق توربین ، 3 - ماژول پردازش SNF ، 4 - ماژول ساخت سوخت تازه.
ترکیب سوخت مونونیترید ، خصوصیات طبیعی مایع خنک کننده سربی ، طراحی راه حل های هسته و مدارهای خنک کننده ، خصوصیات فیزیکی یک راکتور سریع ، راکتور BREST را به سطح کیفی جدیدی از ایمنی طبیعی می رساند و امکان اطمینان از ثبات را بدون ایجاد فعال فراهم می کند. ابزارهای حفاظت اضطراری در حوادث بسیار شدید ، که برای هیچ یک از راکتورهای موجود و پیش بینی شده در جهان قابل حل نیست:
- اسلحه خودران تمام نهادهای نظارتی موجود ؛
- خاموش (گیر کردن) تمام پمپ های مدار اول راکتور ؛
- خاموش شدن (گیر کردن) تمام پمپ های مدار 2 راکتور ؛
- کاهش فشار ساختمان رئیس دانشگاه ؛
- پارگی لوله های تولید کننده بخار یا خطوط لوله مدار ثانویه در هر بخش ؛
- تحمیل انواع حوادث ؛
- زمان خنک شدن نامحدود با خاموش شدن کامل.
پروژه دستیابی به موفقیت توسط Rosatom با هدف ایجاد بستر فناوری جدید برای صنعت هسته ای روسیه با چرخه سوخت بسته و حل مشکل سوخت هسته ای مصرف شده و زباله های رادیواکتیو (RW) انجام می شود. نتیجه اجرای این پروژه بلندپروازانه باید ایجاد یک محصول رقابتی باشد که فناوریهای روسی را در صنعت برق هسته ای جهان و به طور کلی در سیستم انرژی جهانی برای 30 تا 50 سال آینده پیشرو کند.
