În Rusia, se lucrează la crearea unui reactor nuclear revoluționar aparținând celei de-a patra generații. Vorbim despre reactorul BREST, la care lucrează în prezent întreprinderile care fac parte din corporația de stat Rosatom. Acest reactor promițător este construit ca parte a proiectului Breakthrough. BREST este un proiect de reactoare de neutroni rapide cu lichid de răcire cu plumb, un transfer de căldură cu circuit dublu către turbină, precum și parametri de abur supercritici. Proiectul a fost dezvoltat în țara noastră de la sfârșitul anilor 1980. Principalul dezvoltator al acestui reactor este NIKIET numit după N. A. Dollezhal (Institutul de Cercetare și Proiectare a Energiei Electrice).
Astăzi, centralele nucleare furnizează Rusiei 18% din energia electrică pe care o generează. Energia nucleară este foarte importantă în partea europeană a țării noastre, în special în nord-vest, unde reprezintă 42% din producția de energie electrică. În prezent, există 10 centrale nucleare care funcționează în Rusia, care operează 34 de unități de putere. Majoritatea acestora folosesc ca combustibil uraniu slab îmbogățit cu un conținut de izotop uraniu-235 la nivelul de 2-5%. În același timp, combustibilul de la centrala nucleară nu este consumat complet, ceea ce duce la formarea deșeurilor radioactive.
Rusia a acumulat deja 18 mii tone de uraniu uzat și în fiecare an această cifră crește cu 670 tone. În total, există 345 mii tone de deșeuri în lume, dintre care 110 mii tone sunt în Statele Unite. Problema cu prelucrarea acestor deșeuri ar putea fi rezolvată de un nou tip de reactor, care ar funcționa într-un ciclu închis. Crearea unui astfel de reactor ar ajuta la rezolvarea scurgerilor de tehnologie nucleară militară. Astfel de reactoare ar putea fi furnizate în siguranță oricărei țări din lume, deoarece, în principiu, ar fi imposibil să se obțină materiile prime necesare pentru crearea de arme nucleare pe ele. Dar principalul lor avantaj ar fi siguranța. Astfel de reactoare ar putea fi pornite chiar și pe combustibil nuclear uzat. Potrivit lui A. Kryukov, doctor în științe fizice și matematice, chiar și calculele destul de grele ne spun că rezervele de uraniu uzat acumulate pe parcursul a 60 de ani de funcționare a industriei nucleare vor fi suficiente pentru câteva sute de ani de generare a energiei.
Reactoarele BREST sunt un proiect revoluționar în această direcție. Acest reactor se încadrează bine în contextul discursului lui Vladimir Putin la Summitul Mileniului de la ONU din septembrie 2000. Ca parte a raportului său, președintele rus a promis lumii o nouă energie nucleară: sigură, curată, excluzând utilizarea armelor. De la acea prezentare, lucrările privind implementarea proiectului Breakthrough și crearea reactorului BREST au făcut progrese semnificative.
Vedere generală a reactorului BREST-300
Inițial, a fost proiectată unitatea BREST, care ar furniza o unitate de putere cu o capacitate de 300 MW, dar ulterior a apărut un proiect cu o capacitate crescută de 1200 MW. În același timp, în acest moment, dezvoltatorii și-au concentrat toate eforturile asupra reactorului mai puțin puternic BREST-OD-300 (demonstrație experimentală) în legătură cu dezvoltarea unei cantități mari de noi soluții de proiectare și planuri de testare a acestora. pe un proiect relativ mic și ieftin în implementare. În plus, puterea selectată de 300 MW (electrică) și 700 MW (termică) este puterea minimă necesară pentru a obține raportul de creștere a combustibilului în nucleul reactorului egal cu unitate.
În prezent, proiectul „Breakthrough” este implementat la locul întreprinderii corporației de stat „Rosatom” a Combinatului chimic siberian (SCC) pe teritoriul unității teritoriale închise (ZATO) Seversk (regiunea Tomsk). Acest proiect implică dezvoltarea de tehnologii pentru închiderea ciclului combustibilului nuclear, care va fi solicitat în industria energiei nucleare din viitor. Implementarea acestui proiect în practică prevede crearea unui complex de demonstrație pilot care constă din: BREST-OD-300 - un reactor rapid cu neutroni cu un lichid de răcire metalic lichid cu un ciclu de combustibil nuclear staționar și un modul special pentru fabricare / recondiționare de combustibil pentru acest reactor, precum și un modul pentru reprocesarea combustibilului uzat. Este planificată lansarea reactorului BREST-OD-300 în 2020.
Proiectantul general al complexului energetic demonstrativ pilot este Sankt Petersburg VNIPIET. Reactorul este construit de NIKIET (Moscova). Anterior, s-a raportat că dezvoltarea reactorului BREST este estimată la 17,7 miliarde de ruble, construcția unui modul de reprocesare a combustibilului nuclear uzat - 19,6 miliarde de ruble, un modul de fabricație și un complex de pornire pentru renovarea combustibilului - 26,6 miliarde de ruble. Sarcina principală a complexului energetic creat ar trebui să fie dezvoltarea tehnologiei de funcționare a unui nou reactor, producerea de combustibil nou și tehnologia de reprocesare a combustibilului nuclear uzat. Din acest motiv, decizia de a lansa reactorul BREST-OD-300 în modul de putere pentru a genera electricitate va fi luată numai după finalizarea tuturor lucrărilor de cercetare ale proiectului.
Șantierul complexului electric BREST-300 este situat în zona uzinei radiochimice a combinatului chimic siberian. Lucrările la acest site au început în august 2014. Potrivit lui Serghei Tochilin, directorul general al SKhK, aici s-a efectuat deja o nivelare verticală cu excavarea a un milion de metri cubi de sol, au fost așezate cabluri, au fost instalate conducte de apă industriale și s-au finalizat alte lucrări de construcție. În prezent, antreprenorul „Java-Stroy” și subcontractorul Seversky „Spetsteplokhimmontazh” continuă complexul de lucrări legate de perioada pregătitoare. Astăzi, 400 de persoane lucrează la șantier, odată cu creșterea ritmului de lucru la instalație, numărul constructorilor va crește la 600-700 de persoane. Investițiile de stat în acest proiect sunt estimate la aproximativ 100 de miliarde de ruble, potrivit serviciului de presă al Combinei chimice siberiene.
Un complex experimental demonstrativ de energie în cel mai mare complex administrativ închis din țara noastră este construit în etape. Primul care va construi o centrală de combustibil cu nitruri este planificat să fie pus în funcțiune în 2017-2018. În viitor, combustibilul produs la această uzină va merge la reactorul experimental demonstrativ BREST-300, a cărui construcție va începe în 2016 și va fi finalizată în 2020, aceasta va fi finalizarea celei de-a doua etape a proiectului. A treia etapă a lucrărilor are în vedere construirea unei alte uzine pentru reprelucrarea combustibilului uzat. Proiectul Breakthrough ar trebui să fie pe deplin operațional până în 2023. Datorită implementării acestui ambițios proiect, ar trebui să apară aproximativ 1,5 mii de noi locuri de muncă în orașul Seversk. 6-8 mii de lucrători vor participa direct la construcția instalației BREST-300.
După cum a spus șeful proiectului reactorului BREST-300 Andrei Nikolaev, complexul experimental demonstrativ de energie din orașul Seversk va include instalația de reactor BREST-OD-300 cu un ciclu de combustibil nuclear staționar, precum și un complex pentru producerea de „combustibil nuclear al viitorului”. Vorbim despre combustibil nitridic pentru reactoare rapide. Se presupune că tocmai pe acest tip de combustibil funcționează, începând din anii 20 ai secolului XXI, întreaga industrie a energiei nucleare. Este planificat ca reactorul experimental BREST-300 să devină primul reactor rapid cu neutroni din lume cu un agent de răcire metalic lichid greu. Potrivit proiectului, combustibilul nuclear uzat în reactorul BREST-300 va fi reprocesat și apoi reîncărcat în reactor. Pentru încărcarea inițială a reactorului vor fi necesare 28 de tone de combustibil. În prezent, se efectuează analiza combustibilului nuclear uzat din instalațiile de depozitare a combinatului chimic siberian - este posibil ca o anumită cantitate de produse cu un element plutoniu să poată fi utilizată în producția de combustibil pentru reactorul experimental BREST.
Reactorul BREST-300 va avea o serie de avantaje semnificative în ceea ce privește siguranța operațională față de orice reactor care funcționează astăzi. Acest reactor va putea să se oprească singur în caz de deviere a oricăror parametri. În plus, un reactor cu neutroni rapid folosește combustibil cu o marjă de reactivitate mai mică și accelerarea promptă a neutronilor și posibilitatea ulterioară a unei explozii sunt pur și simplu excluse. Plumbul, spre deosebire de sodiul utilizat astăzi ca purtător de căldură, este pasiv și, din punct de vedere al activității chimice, plumbul este mai sigur decât sodiul. Combustibilul cu nitrură densă tolerează mai ușor condițiile de temperatură și defectele mecanice, este mai fiabil decât combustibilul oxidat. Chiar și cele mai extreme accidente de sabotaj cu distrugerea barierelor externe (capacele navei, clădirile reactoarelor etc.) nu vor putea duce la eliberări radioactive care ar necesita evacuarea populației și înstrăinarea ulterioară a terenului pe termen lung, așa cum sa întâmplat în timpul accidentul de la Cernobîl în 1986.
Avantajele reactorului BREST includ:
- siguranța împotriva radiațiilor naturale în cazul tuturor tipurilor de accidente din motive externe și interne, inclusiv sabotaj, care nu necesită evacuarea populației;
- aprovizionarea pe termen lung (aproape nelimitat în timp) datorită utilizării eficiente a uraniului natural;
- neproliferarea armelor nucleare pe planetă prin eliminarea producției în timpul exploatării plutoniului de calitate și implementarea tehnologiei la fața locului pentru reprocesarea combustibilului uscat fără separarea plutoniului și a uraniului;
- respectarea mediului înconjurător pentru producerea de energie și eliminarea ulterioară a deșeurilor datorită unui ciclu închis de combustibil cu transmutarea produselor de fisiune de lungă durată, transmutarea și arderea actinidelor într-un reactor, purificarea deșeurilor radioactive din actinide, păstrarea și eliminarea deșeurilor radioactive fără încălcarea echilibrul radiațiilor naturale;
- competitivitate economică, care se realizează datorită siguranței naturale a centralei nucleare și tehnologiei ciclului de combustibil implementat, alimentarea reactorului cu numai 238U, respingerea sistemelor complexe de siguranță inginerească, parametrii ridicați ai plumbului, care asigură realizarea supercriticii parametrii circuitului turbinei cu abur și eficiența ridicată a ciclului termodinamic, reducerea costurilor de construcție.
Imaginea proiectului complexului BREST. 1 - reactor, 2 - cameră cu turbină, 3 - modul de reprocesare SNF, 4 - modul de fabricare a combustibilului proaspăt.
Combinația de combustibil mononitridic, calitățile naturale ale lichidului de răcire cu plumb, soluțiile de proiectare ale miezului și circuitelor de răcire, caracteristicile fizice ale unui reactor rapid aduce reactorul BREST la un nivel calitativ nou de siguranță naturală și face posibilă asigurarea stabilității fără a declanșa active. mijloace de protecție de urgență în accidente foarte grave, care sunt insurmontabile pentru oricare dintre reactoarele existente și proiectate în lume:
- pistol autopropulsat al tuturor organismelor de reglementare disponibile;
- oprirea (blocarea) tuturor pompelor din primul circuit al reactorului;
- oprirea (blocarea) tuturor pompelor celui de-al 2-lea circuit al reactorului;
- depresurizarea clădirii rectorului;
- ruperea tuburilor generatorului de abur sau a conductelor circuitului secundar la orice secțiune;
- impunerea unei varietăți de accidente;
- Timp de răcire nelimitat la oprirea completă.
Proiectul Breakthrough, implementat de Rosatom, vizează crearea unei noi platforme tehnologice pentru industria nucleară rusă, cu un ciclu de combustibil închis și rezolvarea problemei combustibilului nuclear uzat și a deșeurilor radioactive (RW). Rezultatul implementării acestui ambițios proiect ar trebui să fie crearea unui produs competitiv care să ofere tehnologiilor rusești conducerea în industria energiei nucleare mondiale și, în general, în sistemul energetic global pentru următorii 30-50 de ani.
