Di Rusia, kerja sedang dijalankan untuk membuat reaktor nuklear revolusioner milik generasi keempat. Kami bercakap mengenai reaktor BREST, di mana perusahaan yang merupakan sebahagian daripada syarikat negeri Rosatom kini bekerja. Reaktor yang menjanjikan ini sedang dibina sebagai sebahagian daripada projek Terobosan. BREST adalah projek reaktor neutron cepat dengan penyejuk plumbum, pemindahan haba litar dua ke turbin, serta parameter wap supercritical. Projek ini telah dibangunkan di negara kita sejak akhir 1980-an. Pembangun utama reaktor ini adalah NIKIET yang diberi nama N. A. Dollezhal (Institut Penyelidikan dan Reka Bentuk Kejuruteraan Tenaga).
Hari ini, loji tenaga nuklear menyediakan Rusia dengan 18% tenaga elektrik yang dihasilkannya. Tenaga nuklear sangat penting di bahagian Eropah negara kita, terutama di barat laut, di mana ia menyumbang 42% daripada penjanaan elektrik. Pada masa ini, terdapat 10 loji tenaga nuklear yang beroperasi di Rusia, yang mengoperasikan 34 unit kuasa. Sebilangan besar dari mereka menggunakan uranium yang diperkaya rendah sebagai bahan bakar dengan kandungan uranium isotop-235 pada tahap 2-5%. Pada masa yang sama, bahan bakar di loji tenaga nuklear tidak habis digunakan sepenuhnya, yang menyebabkan pembentukan sisa radioaktif.
Rusia telah mengumpulkan 18 ribu tan uranium habis dan setiap tahun angka ini meningkat sebanyak 670 tan. Secara keseluruhan, terdapat 345 ribu tan sampah ini di dunia, di mana 110 ribu tan di Amerika Syarikat. Masalah dengan pemprosesan sisa ini dapat diselesaikan dengan reaktor jenis baru, yang akan beroperasi dalam pusingan tertutup. Pembentukan reaktor sedemikian akan membantu mengatasi kebocoran teknologi nuklear tentera. Reaktor semacam itu dapat dibekalkan dengan selamat ke mana-mana negara di dunia, kerana pada prinsipnya mustahil untuk mendapatkan bahan mentah yang diperlukan untuk pembuatan senjata nuklear di atasnya. Tetapi kelebihan utama mereka adalah keselamatan. Reaktor semacam itu dapat dimulakan walaupun pada bahan bakar nuklear yang sudah habis dan lama. Menurut A. Kryukov, Doktor Sains Fizikal dan Matematik, pengiraan yang agak kasar mengatakan kepada kita bahawa simpanan uranium yang dibelanjakan yang terkumpul selama 60 tahun operasi industri nuklear akan mencukupi untuk penjanaan tenaga selama beberapa ratus tahun.
Reaktor BREST adalah projek revolusi ke arah ini. Reaktor ini sangat sesuai dengan konteks ucapan Vladimir Putin di Sidang Kemuncak Milenium di PBB pada bulan September 2000. Sebagai sebahagian daripada laporannya, presiden Rusia menjanjikan kepada dunia tenaga nuklear baru: selamat, bersih, tidak termasuk penggunaan senjata. Sejak pembentangan itu, kerja-kerja pelaksanaan projek Terobosan dan penciptaan reaktor BREST telah mencapai kemajuan yang signifikan.
Pandangan umum mengenai reaktor BREST-300
Pada awalnya, unit BREST dirancang, yang akan menyediakan unit tenaga dengan kapasitas 300 MW, tetapi kemudian proyek muncul dengan peningkatan kapasitas 1200 MW. Pada masa yang sama, pada masa ini, para pembangun telah menumpukan semua usaha mereka pada reaktor BREST-OD-300 (demonstrasi eksperimen) yang kurang berkuasa sehubungan dengan pengembangan sejumlah besar penyelesaian reka bentuk baru dan merancang untuk mengujinya pada projek yang agak kecil dan murah dalam pelaksanaan. Di samping itu, daya terpilih 300 MW (elektrik) dan 700 MW (termal) adalah kuasa minimum yang diperlukan untuk mendapatkan nisbah pembiakan bahan api di teras reaktor sama dengan kesatuan.
Pada masa ini, projek "Terobosan" sedang dilaksanakan di lokasi syarikat korporat negeri "Rosatom" Gabungan Kimia Siberia (SCC) di wilayah unit wilayah tertutup (ZATO) Seversk (wilayah Tomsk). Projek ini melibatkan pengembangan teknologi untuk menutup kitaran bahan bakar nuklear, yang akan menjadi permintaan dalam industri tenaga nuklear di masa depan. Pelaksanaan projek ini dalam praktiknya menyediakan penciptaan kompleks daya demonstrasi perintis yang terdiri daripada: BREST-OD-300 - reaktor neutron cepat dengan penyejuk logam cecair plumbum dengan kitaran bahan bakar nuklear pegun dan modul khas untuk fabrikasi / pembaikan. bahan bakar untuk reaktor ini, serta modul untuk memproses semula bahan bakar habisnya. Ia dirancang untuk melancarkan reaktor BREST-OD-300 pada tahun 2020.
Pereka umum kompleks tenaga demonstrasi perintis adalah St. Petersburg VNIPIET. Reaktor sedang dibina oleh NIKIET (Moscow). Sebelumnya dilaporkan bahawa pengembangan reaktor BREST diperkirakan 17,7 miliar rubel, pembinaan modul pemprosesan bahan bakar nuklear habis - 19,6 miliar rubel, modul fabrikasi dan kompleks pengaktifan pembaikan bahan bakar - 26,6 miliar rubel. Tugas utama kompleks tenaga yang diciptakan adalah pengembangan teknologi untuk mengoperasikan reaktor baru, pengeluaran bahan bakar baru dan teknologi untuk memproses ulang bahan bakar nuklear yang habis. Atas sebab ini, keputusan untuk melancarkan reaktor BREST-OD-300 dalam mod kuasa untuk menjana elektrik akan dibuat hanya setelah semua kerja penyelidikan dijalankan.
Tapak pembinaan kompleks kuasa BREST-300 terletak di kawasan loji radiokimia Siberian Chemical Combine. Kerja di laman web ini bermula pada bulan Ogos 2014. Menurut Sergei Tochilin, Direktur Jenderal SKhK, perataan menegak telah dilakukan di sini dengan penggalian satu juta meter kubik tanah, kabel telah diletakkan, saluran paip air industri telah dipasang, dan pekerjaan pembinaan lainnya telah selesai. Pada masa ini, kontraktor "Java-Stroy" dan subkontraktor Seversky "Spetsteplokhimmontazh" meneruskan kompleks kerja yang berkaitan dengan tempoh persiapan. Hari ini, 400 orang bekerja di tapak pembinaan, dengan peningkatan kadar pekerjaan di kemudahan tersebut, jumlah pembina akan bertambah menjadi 600-700 orang. Pelaburan negara dalam projek ini dianggarkan kira-kira 100 bilion rubel, menurut perkhidmatan akhbar Siberian Chemical Combine.
Kompleks tenaga demonstrasi eksperimen yang terbesar di negara kita kompleks pentadbiran tertutup sedang dibina secara berperingkat. Yang pertama membina loji bahan bakar nitrida akan mula beroperasi pada 2017-2018. Pada masa akan datang, bahan bakar yang dihasilkan di kilang ini akan masuk ke reaktor demonstrasi eksperimen BREST-300, pembinaannya akan bermula pada tahun 2016 dan akan disiapkan pada tahun 2020, ini akan menjadi penyempurnaan tahap kedua projek ini. Tahap ketiga kerja membayangkan pembinaan kilang lain untuk pemprosesan semula bahan bakar habis. Projek Terobosan harus beroperasi sepenuhnya pada tahun 2023. Berkat pelaksanaan projek bercita-cita tinggi ini, kira-kira 1.5 ribu pekerjaan baru akan muncul di bandar Seversk. 6-8 ribu pekerja akan mengambil bahagian secara langsung dalam pembinaan pemasangan BREST-300.
Seperti yang dikatakan oleh ketua projek reaktor BREST-300 Andrei Nikolaev, kompleks kuasa demonstrasi eksperimen di bandar Seversk akan merangkumi loji reaktor BREST-OD-300 dengan kitaran bahan bakar nuklear pegun, dan juga kompleks untuk pengeluaran "bahan bakar nuklear masa depan." Kami bercakap mengenai bahan bakar nitrida untuk reaktor pantas. Diandaikan bahawa pada jenis bahan bakar inilah, mulai dari 20-an abad XXI, seluruh industri tenaga nuklear akan berfungsi. Telah dirancang bahawa reaktor BREST-300 eksperimen akan menjadi reaktor neutron cepat pertama di dunia dengan penyejuk logam cecair berat. Menurut projek itu, bahan bakar nuklear yang dihabiskan di reaktor BREST-300 akan diproses semula dan kemudian dimuat semula ke dalam reaktor. Sebanyak 28 tan bahan bakar diperlukan untuk pemuatan awal reaktor. Pada masa ini, analisis bahan bakar nuklear habis dari kemudahan penyimpanan Siberian Chemical Combine sedang dilakukan - ada kemungkinan sejumlah produk dengan elemen plutonium dapat digunakan dalam produksi bahan bakar untuk reaktor BREST eksperimental.
Reaktor BREST-300 akan mempunyai sejumlah kelebihan ketara dari segi keselamatan operasi berbanding mana-mana reaktor yang beroperasi hari ini. Reaktor ini akan dapat ditutup sendiri sekiranya berlaku penyimpangan parameter. Sebagai tambahan, reaktor neutron yang cepat menggunakan bahan bakar dengan margin kereaktifan yang lebih rendah, dan pecutan neutron yang cepat dan kemungkinan letupan berikutnya dikesampingkan. Plumbum, tidak seperti natrium yang digunakan hari ini sebagai pembawa haba, bersifat pasif, dan dari sudut aktiviti kimia, plumbum lebih selamat daripada natrium. Bahan bakar nitrid yang padat bertolak ansur dengan keadaan suhu dan kerosakan mekanikal dengan lebih mudah, lebih dipercayai daripada bahan bakar oksida. Bahkan kemalangan sabotaj yang paling melampau dengan pemusnahan penghalang luaran (penutup kapal, bangunan reaktor, dll.) Tidak akan dapat menyebabkan pelepasan radioaktif yang memerlukan pengungsian penduduk dan pengasingan tanah jangka panjang berikutnya, seperti yang berlaku semasa kemalangan Chernobyl pada tahun 1986.
Kelebihan reaktor BREST termasuk:
- keselamatan radiasi semula jadi sekiranya berlaku semua jenis kemalangan atas sebab luaran dan dalaman, termasuk sabotaj, yang tidak memerlukan pengungsian penduduk;
- bekalan bahan bakar jangka panjang (hampir tidak terhad dalam masa) kerana penggunaan uranium semula jadi yang cekap;
- penyebaran senjata nuklear di planet ini dengan menghilangkan pengeluaran semasa operasi plutonium kelas senjata dan pelaksanaan teknologi di lokasi untuk pemprosesan bahan bakar kering tanpa pemisahan plutonium dan uranium;
- keramahan persekitaran pengeluaran tenaga dan pembuangan sisa seterusnya kerana kitaran bahan bakar tertutup dengan transmutasi produk pembelahan jangka panjang, transmutasi dan pembakaran aktinida dalam reaktor, pemurnian sisa radioaktif dari aktinida, pemegangan dan pelupusan sisa radioaktif tanpa melanggar keseimbangan sinaran semula jadi;
- daya saing ekonomi, yang dicapai kerana keselamatan semula jadi loji tenaga nuklear dan teknologi kitaran bahan bakar yang dilaksanakan, memberi makan reaktor hanya dengan 238U, penolakan sistem keselamatan kejuruteraan yang kompleks, parameter plumbum tinggi, yang memastikan pencapaian supercritical parameter litar turbin stim dan kecekapan tinggi kitaran termodinamik, pengurangan kos pembinaan.
Imej projek kompleks BREST. 1 - reaktor, 2 - ruang turbin, 3 - modul pemprosesan semula SNF, 4 - modul fabrikasi bahan bakar segar.
Kombinasi bahan bakar mononitrida, kualiti semula jadi penyejuk plumbum, penyelesaian reka bentuk teras dan litar penyejukan, ciri fizikal reaktor cepat membawa reaktor BREST ke tahap keselamatan semula jadi yang baru secara kualitatif dan memungkinkan untuk memastikan kestabilan tanpa memicu aktif kaedah perlindungan kecemasan dalam kemalangan yang sangat teruk, yang tidak dapat diatasi untuk mana-mana reaktor yang ada dan diunjurkan di dunia:
- senjata api dari semua badan pengawalseliaan yang ada;
- penutupan (jamming) semua pam litar 1 reaktor;
- penutupan (jamming) semua pam litar ke-2 reaktor;
- kemurungan bangunan rektor;
- pecahnya tiub penjana stim atau saluran paip litar sekunder di mana-mana bahagian;
- pengenaan pelbagai kemalangan;
- Pengecualian masa tanpa had dengan pemadaman sepenuhnya.
Projek Terobosan yang dilaksanakan oleh Rosatom bertujuan untuk mewujudkan platform teknologi baru untuk industri nuklear Rusia dengan kitaran bahan bakar tertutup dan menyelesaikan masalah bahan bakar nuklear habis dan sisa radioaktif (RW). Hasil pelaksanaan projek bercita-cita tinggi ini adalah penciptaan produk yang kompetitif yang akan memberikan kepemimpinan teknologi Rusia dalam industri tenaga nuklear dunia, dan secara umum dalam sistem tenaga global untuk 30-50 tahun ke depan.
