ברוסיה מתבצעות עבודות ליצירת כור גרעיני מהפכני השייך לדור הרביעי. אנחנו מדברים על הכור BREST, שעליו עובדים כיום ארגונים שהם חלק מתאגיד המדינה רוזאטום. הכור המבטיח הזה נבנה כחלק מפרויקט פריצת הדרך. BREST הוא פרויקט של כורים נייטרונים מהירים עם נוזל קירור עופרת, העברת חום במעגל כפול לטורבינה, כמו גם פרמטרים של קיטור סופר-קריטי. הפרויקט פותח בארצנו מאז סוף שנות השמונים. המפתח העיקרי של הכור הזה הוא NIKIET על שם נ.א. דולזלאל (מכון המחקר והעיצוב להנדסת כוח).
כיום, תחנות כוח גרעיניות מספקות לרוסיה 18% מהחשמל שהיא מייצרת. האנרגיה הגרעינית חשובה מאוד בחלק האירופי של ארצנו, במיוחד בצפון מערב, שם היא מהווה 42% מייצור החשמל. כיום פועלות ברוסיה 10 תחנות כוח גרעיניות, המפעילות 34 יחידות כוח. רובם משתמשים באורניום מועשר נמוך כדלק עם תכולת האיזוטופ אורניום -235 ברמה של 2-5%. יחד עם זאת, הדלק בתחנת הכוח הגרעינית אינו נצרך לחלוטין, מה שמוביל להיווצרות פסולת רדיואקטיבית.
רוסיה כבר צברה 18 אלף טון אורניום משומש ובכל שנה נתון זה גדל ב -670 טון. בסך הכל ישנם 345 אלף טון מפסולת זו בעולם, מתוכם 110 אלף טון בארצות הברית. הבעיה עם עיבוד הפסולת יכולה להיפתר על ידי סוג כור חדש, שיפעל במחזור סגור. יצירת כור כזה תעזור להתמודד עם דליפת הטכנולוגיה הגרעינית הצבאית. כורים כאלה יכולים להיות מסופקים בבטחה לכל מדינות בעולם, שכן באופן עקרוני לא יהיה ניתן להשיג את חומרי הגלם הדרושים ליצירת נשק גרעיני עליהם. אבל היתרון העיקרי שלהם יהיה בטיחות. ניתן להפעיל כורים מסוג זה אפילו על דלק גרעיני ישן, שהושקע. לדברי א 'קריוקוב, דוקטור למדעי הפיזיקה והמתמטיקה, אפילו חישובים גסים למדי אומרים לנו כי עתודות האורניום המושקע שהצטברו במשך 60 שנות פעילות של תעשיית הגרעין יספיקו לכמה מאות שנים של ייצור אנרגיה.
הכורים של BREST הם פרויקט מהפכני בכיוון זה. כור זה משתלב היטב בהקשר נאומו של ולדימיר פוטין בפסגת המילניום באו"ם בספטמבר 2000. כחלק מדו"ח שלו, הנשיא הרוסי הבטיח לעולם אנרגיה גרעינית חדשה: שימוש בטוח, נקי, ללא שימוש בנשק. מאז אותה הצגה, העבודה על יישום פרויקט פריצת הדרך ויצירת הכור BREST התקדמה משמעותית.
מבט כללי על הכור BREST-300
בתחילה תוכננה יחידת ה- BREST, שתספק יחידת כוח בהספק של 300 מגה -ואט, אך בהמשך הופיע פרויקט בעל קיבולת מוגברת של 1200 מגה -ואט. יחד עם זאת, בנקודת זמן זו, המרכזים ריכזו את כל מאמציהם בכור הפחות עוצמתי BREST-OD-300 (הדגמה ניסיונית) בקשר עם פיתוח כמות גדולה של פתרונות עיצוב חדשים ותוכניות לבדוק אותם. על פרויקט קטן וזול יחסית ביישום.בנוסף, ההספק הנבחר של 300 מגה -ואט (חשמלי) ו -700 מגוואט (תרמי) הוא הספק המינימלי הנדרש להשגת יחס גידול הדלק בליבת הכור השווה לאחדות.
נכון לעכשיו, פרויקט "פריצת דרך" מיושם באתר המיזם של התאגיד הממלכתי "רוזאטום" של השילוב הכימי סיבירי (SCC) בשטח היחידה הטריטוריאלית הסגורה (ZATO) סוורסק (אזור טומסק). פרויקט זה כולל פיתוח טכנולוגיות לסגירת מחזור הדלק הגרעיני, שיהיה מבוקש בתעשיית הכוח הגרעינית של העתיד. יישום פרויקט זה בפועל מספק יצירת מתחם כוח הפגנה פיילוט המורכב מ: BREST-OD-300-כור נויטרונים מהיר עם נוזל קירור מתכת נוזלי עופרת עם מחזור דלק גרעיני נייח ומודול מיוחד לייצור / שיפוץ. של דלק לכור זה, כמו גם מודול לעיבוד מחדש של הדלק המשומש שלו. הוא מתוכנן להשיק את הכור BREST-OD-300 בשנת 2020.
המעצב הכללי של מתחם האנרגיה להפגנת טייס הוא ה- VNIPIET של סנט פטרסבורג. הכור נבנה על ידי NIKIET (מוסקווה). מוקדם יותר דווח כי פיתוחו של הכור BREST מוערך ב -17.7 מיליארד רובל, בניית מודול עיבוד דלק גרעיני משומש - 19.6 מיליארד רובל, מודול ייצור ומתחם התחלת שיפוץ דלק - 26.6 מיליארד רובל. המשימה העיקרית של מתחם האנרגיה שנוצר צריכה להיות פיתוח הטכנולוגיה להפעלת כור חדש, ייצור דלק חדש והטכנולוגיה לעיבוד מחדש של דלק גרעיני משומש. מסיבה זו, ההחלטה להשיק את הכור BREST-OD-300 במצב הספק על מנת לייצר חשמל תתקבל רק לאחר סיום כל עבודת המחקר על הפרויקט.
אתר הבנייה של מתחם הכוח BREST-300 ממוקם באזור המפעל הרדיו-כימי של השילוב הכימי סיבירי. עבודות באתר זה החלו באוגוסט 2014. לדברי סרגיי טוצ'ילין, מנכ"ל SKhK, כבר בוצעה כאן פילוס אנכי עם חפירת מיליון מ"ק אדמה, הונחו כבלים, הותקנו צינורות מים תעשייתיים ועבודות בנייה אחרות הושלמו. נכון לעכשיו, הקבלן "ג'אווה-סטרוי" וקבלן המשנה של סברסקי "ספטסטפלוכימונטז" ממשיכים במכלול העבודות הקשורות לתקופת ההכנה. כיום עובדים 400 בני אדם באתר הבנייה, עם העלייה בקצב העבודה במתקן, מספר הבנאים יגדל ל-600-700 איש. ההשקעות הממשלתיות בפרויקט זה מוערכות בערך ב -100 מיליארד רובל, על פי שירות העיתונות של השילוב הכימי סיבירי.
מתחם ניהולי הדגמה ניסיוני בגדול במדינה שלנו נבנה בשלבים. הראשון לבנות מפעל דלק ניטריד מתוכנן להיות מוזמן בשנים 2017-2018. בעתיד, הדלק המיוצר במפעל זה יעבור לכור ההדגמה הניסיוני BREST-300, שבנייתו תתחיל בשנת 2016 ותסתיים בשנת 2020, זו תהיה השלמת השלב השני של הפרויקט. השלב השלישי בעבודה צופה הקמת מפעל נוסף לעיבוד מחדש של דלק משומש. פרויקט פריצת הדרך אמור להיות במבצע מלא עד 2023. הודות למימוש הפרויקט השאפתני הזה אמורות להופיע בעיר סברסק כ -1.5 אלף משרות חדשות. 6-8 אלף עובדים ישתתפו ישירות בבניית המתקן BREST-300.
כפי שאמר ראש פרויקט הכורים BREST-300 אנדריי ניקולייב, מתחם כוח ההדגמה הניסיוני בעיר סברסק יכלול את מפעל הכורים BREST-OD-300 עם מחזור דלק גרעיני נייח, כמו גם מתחם לייצור "דלק גרעיני של העתיד". אנחנו מדברים על דלק ניטריד לכורים מהירים. ההנחה היא כי על סוג זה של דלק, החל משנות ה -20 של המאה ה- XXI, תעשיית הכוח הגרעינית כולה תתפקד. מתוכנן שכור הניסוי BREST-300 יהפוך לכור הניוטרונים המהיר הראשון בעולם עם נוזל קירור מתכתי נוזלי כבד.על פי הפרויקט, דלק גרעיני משומש בכור BREST-300 יעובד מחדש ויטען מחדש בכור. סה"כ 28 טון דלק יידרשו לטעינה ראשונית של הכור. כיום מתבצע ניתוח של דלק גרעיני משומש ממתקני האחסון של השילוב הכימי הסיבירי - יתכן שניתן להשתמש בכמות מסוימת של מוצרים עם אלמנט פלוטוניום בייצור דלק לכור BREST הניסיוני.
לכור BREST-300 יהיו מספר יתרונות משמעותיים מבחינת בטיחות תפעולית על פני כל כור הפועל כיום. כור זה יוכל להיסגר מעצמו במקרה של סטייה של פרמטרים כלשהם. בנוסף, כור נייטרונים מהיר משתמש בדלק בעל מרווח תגובתיות נמוך יותר, והאצת נויטרונים מהירה ואפשרות הפיצוץ שלאחר מכן נשללים פשוט. עופרת, בניגוד לנתרן המשמש כיום כמוביל חום, היא פסיבית, ומבחינת הפעילות הכימית העופרת בטוחה יותר מאשר הנתרן. דלק ניטריד צפוף סובל תנאי טמפרטורה ופגמים מכניים ביתר קלות, הוא אמין יותר מדלק תחמוצת. אפילו תאונות החבלה הקיצוניות ביותר עם הרס מחסומים חיצוניים (מכסי כלי, מבני כור וכו ') לא יוכלו להוביל לשחרורים רדיואקטיביים שידרשו פינוי אוכלוסייה והתנכרות קרקע ארוכת טווח, כפי שקרה במהלך תאונת צ'רנוביל בשנת 1986.
היתרונות של הכור BREST כוללים:
- בטיחות קרינה טבעית במקרה של כל מיני תאונות מסיבות חיצוניות ופנימיות, כולל חבלה, שאינה דורשת פינוי אוכלוסייה;
- אספקת דלק לטווח ארוך (כמעט בלתי מוגבל) עקב שימוש יעיל באורניום טבעי;
-אי ריבוי נשק גרעיני על פני כדור הארץ על ידי ביטול הייצור במהלך הפעלת פלוטוניום בדרגת נשק והטמעת טכנולוגיה באתר לעיבוד מחדש של דלק יבש ללא הפרדה של פלוטוניום ואורניום;
- ידידותיות לסביבה בייצור אנרגיה ופינוי פסולת בעקבות מחזור דלק סגור עם התמרה של מוצרי ביקוע לטווח ארוך, התמרה ושריפה של אקטינידים בכור, טיהור פסולת רדיואקטיבית מאקטינידים, החזקת סילוק פסולת רדיואקטיבית מבלי להפר את איזון קרינה טבעי;
- תחרותיות כלכלית, המושגת בשל הבטיחות הטבעית של תחנת הכוח הגרעינית והטכנולוגיה של מחזור הדלק המיושם, הזנת הכור עם 238U בלבד, דחיית מערכות בטיחות הנדסיות מורכבות, פרמטרים גבוהים להובלה, המבטיחים השגת סופר -קריטית פרמטרים של מעגל טורבינת הקיטור ויעילות גבוהה של המחזור התרמודינמי, הפחתת עלויות הבנייה.
תמונת פרויקט של מתחם BREST. 1 - כור, 2 - חדר טורבינות, 3 - מודול עיבוד SNF, 4 - מודול ייצור דלק טרי.
השילוב של דלק מונוניטריד, האיכויות הטבעיות של נוזל הקירור העופרי, פתרונות העיצוב של הליבה ומעגלי הקירור, המאפיינים הפיזיים של כור מהיר מביאים את הכור BREST לרמה חדשה איכותית של בטיחות טבעית ומאפשר להבטיח יציבות מבלי לעורר פעיל אמצעי הגנה לשעת חירום בתאונות קשות מאוד, שאינן ניתנות להתגברות על כל אחד מהכורים הקיימים והצפויים בעולם:
- אקדח בעל הנעה עצמית של כל גופי הרגולציה הזמינים;
- כיבוי (חסימה) של כל המשאבות של המעגל הראשון של הכור;
- כיבוי (חסימה) של כל המשאבות של המעגל השני של הכור;
- הלחץ של בניין הרקטור;
- קרע של צינורות מחולל אדים או צינורות של המעגל המשני בכל קטע;
- הטלת מגוון תאונות;
- הורדת זמן בלתי מוגבלת בזמן כיבוי מלא.
פרויקט פריצת הדרך שמיושמת על ידי רוזאטום נועד ליצור פלטפורמה טכנולוגית חדשה לתעשיית הגרעין הרוסית עם מחזור דלק סגור ולפתור את הבעיה של דלק גרעיני משומש ופסולת רדיואקטיבית (RW). התוצאה של יישום הפרויקט השאפתני הזה צריכה להיות יצירת מוצר תחרותי שיספק לטכנולוגיות הרוסיות מנהיגות בתעשיית הכוח הגרעינית העולמית, ובכלל במערכת האנרגיה העולמית למשך 30-50 השנים הבאות.
