Venemaal käib töö neljanda põlvkonna revolutsioonilise tuumareaktori loomise nimel. Me räägime reaktorist BREST, mille kallal töötavad praegu ettevõtted, mis kuuluvad osariigi korporatsiooni Rosatom. See paljulubav reaktor ehitatakse läbimurdeprojekti raames. BREST on kiirete neutronreaktorite projekt, milles on pliijahutusvedelik, kaheahelaline soojusülekanne turbiinile, samuti ülekriitilised auruparameetrid. Projekti on meie riigis arendatud alates 1980. aastate lõpust. Selle reaktori peamine arendaja on N. A. Dollezhali nimeline NIKIET (energeetika uurimis- ja projekteerimisinstituut).
Praegu annavad tuumajaamad Venemaale 18% toodetud elektrienergiast. Tuumaenergia on väga oluline meie riigi Euroopa osas, eriti loodes, kus see moodustab 42% elektritootmisest. Praegu töötab Venemaal 10 tuumaelektrijaama, mis käitavad 34 jõuallikat. Enamik neist kasutab kütusena madala rikastatud uraani, mille isotoobi uraan-235 sisaldus on 2–5%. Samal ajal ei kulutata tuumaelektrijaamas kütust täielikult, mis põhjustab radioaktiivsete jäätmete teket.
Venemaal on juba kogunenud 18 tuhat tonni kasutatud uraani ja igal aastal suureneb see näitaja 670 tonni võrra. Kokku on maailmas neid jäätmeid 345 tuhat tonni, millest 110 tuhat tonni on Ameerika Ühendriikides. Nende jäätmete töötlemise probleemi võiks lahendada uut tüüpi reaktor, mis töötaks suletud tsüklis. Sellise reaktori loomine aitaks toime tulla sõjalise tuumatehnoloogia lekkega. Selliseid reaktoreid saaks ohutult tarnida kõikidesse maailma riikidesse, kuna põhimõtteliselt oleks võimatu nende pealt tuumarelvade loomiseks vajalikku toorainet hankida. Kuid nende peamine eelis oleks ohutus. Selliseid reaktoreid saaks käivitada isegi vana, kasutatud tuumkütusega. Füüsika- ja matemaatikateaduste doktori A. Krjukovi sõnul ütlevad isegi üsna umbkaudsed arvutused, et tuumatööstuse 60 tegevusaasta jooksul kogutud kasutatud uraani varudest piisab mitusada aastat energiatootmiseks.
BREST reaktorid on selles suunas revolutsiooniline projekt. See reaktor sobib hästi Vladimir Putini kõne konteksti 2000. aasta septembris ÜRO aastatuhande tippkohtumisel. Oma raporti raames lubas Venemaa president maailmale uut tuumaenergiat: ohutu, puhas, välja arvatud relvade kasutamine. Sellest ettekandest alates on läbimurdeprojekti elluviimisel ja BRESTi reaktori loomisel tehtud töö märkimisväärseid edusamme.
BREST-300 reaktori üldvaade
Esialgu kavandati seade BREST, mis annaks 300 MW võimsusega jõuallika, kuid hiljem ilmus projekt, mille võimsus oli suurem kui 1200 MW. Samal ajal on arendajad praegusel hetkel koondanud oma jõupingutused vähem võimsale reaktorile BREST-OD-300 (eksperimentaalne tutvustus) seoses suure hulga uute disainilahenduste väljatöötamisega ja plaanib neid katsetada. suhteliselt väikese ja odava projekti elluviimisel. Lisaks on valitud võimsus 300 MW (elektriline) ja 700 MW (termiline) minimaalne nõutav võimsus, et saada reaktorisüdamikus ühtsusega võrdne kütuse aretussuhe.
Praegu viiakse "Läbilöögi" projekti ellu Siberi keemiakombinaadi (SCC) riigikorporatsiooni "Rosatom" ettevõtte asukohas suletud territoriaalüksuse (ZATO) Severski (Tomski piirkond) territooriumil. See projekt hõlmab tuumakütusetsükli sulgemise tehnoloogiate väljatöötamist, mis on tuleviku tuumaenergeetikatööstuses nõutud. Selle projekti elluviimine praktikas näeb ette näidisvõimsuse pilootkompleksi loomise, mis koosneb: BREST-OD-300-kiire neutronreaktor koos pliivedeliku jahutusvedelikuga, millel on statsionaarne tuumkütusetsükkel ja spetsiaalne moodul valmistamiseks / renoveerimiseks reaktori kütust, samuti moodulit kasutatud tuumkütuse ümbertöötamiseks. Reaktor BREST-OD-300 on kavas käivitada 2020. aastal.
Piloot tutvustava energiakompleksi ülddisainer on Peterburi VNIPIET. Reaktorit ehitab NIKIET (Moskva). Varem teatati, et reaktori BREST arendus on hinnanguliselt 17,7 miljardit rubla, kasutatud tuumkütuse ümbertöötlemismooduli ehitamine - 19,6 miljardit rubla, tootmismoodul ja kütuse renoveerimise käivituskompleks - 26,6 miljardit rubla. Loodava energiakompleksi peamine ülesanne peaks olema uue reaktori käitamise tehnoloogia väljatöötamine, uue kütuse tootmine ja kasutatud tuumkütuse ümbertöötamise tehnoloogia väljatöötamine. Sel põhjusel tehakse otsus käivitada reaktor BREST-OD-300 elektritootmisrežiimis elektrienergia tootmiseks alles pärast kogu projektiga seotud uurimistöö lõpetamist.
Elektrikompleksi BREST-300 ehitusplats asub Siberi keemiakombinaadi radiokeemiatehase piirkonnas. Tööd saidil alustati 2014. aasta augustis. SKhK peadirektori Sergei Tochilini sõnul on siin juba tehtud miljon kuupmeetrit pinnast välja kaevatud vertikaalne tasandamine, paigaldatud kaablid, paigaldatud tööstuslikud veetorustikud ja muud ehitustööd. Praegu jätkavad töövõtja "Java-Stroy" ja Seversky alltöövõtja "Spetsteplokhimmontazh" ettevalmistusperioodiga seotud tööde kompleksi. Täna töötab ehitusplatsil 400 inimest, koos rajatise töö tempo kiirenemisega kasvab ehitajate arv 600-700 inimeseni. Riigi investeeringud sellesse projekti on hinnanguliselt ligikaudu 100 miljardit rubla, teatas Siberi keemiakombaini pressiteenistus.
Eksperimentaalset näidisenergia kompleksi meie riigi suurimas suletud halduskompleksis ehitatakse etappide kaupa. Esimene, kes ehitab nitriidkütusejaama, plaanitakse kasutusele võtta aastatel 2017-2018. Tulevikus läheb selles tehases toodetud kütus katselisele näidisreaktorile BREST-300, mille ehitus algab 2016. aastal ja valmib 2020. aastal, see on projekti teise etapi valmimine. Kolmas tööetapp näeb ette teise tehase ehitamist kasutatud tuumkütuse ümbertöötamiseks. Läbimurdeprojekt peaks täielikult toimima 2023. aastaks. Tänu selle ambitsioonika projekti elluviimisele peaks Severski linna tekkima umbes 1,5 tuhat uut töökohta. 6–8 tuhat töötajat osaleb otseselt BREST-300 paigalduse ehitamisel.
Nagu ütles reaktoriprojekti BREST-300 juht Andrei Nikolajev, hõlmab Severski linna eksperimentaalne näidisvõimsuskompleks BREST-OD-300 reaktoritehase, millel on statsionaarne tuumkütusetsükkel, ning kompleksi "tuleviku tuumakütus". Me räägime kiirreaktorite nitriidkütusest. Eeldatakse, et just seda tüüpi kütusel hakkab alates XXI sajandi 20ndatest toimima kogu tuumaenergia tööstus. Plaanis on, et eksperimentaalsest reaktorist BREST-300 saab maailma esimene kiire neutronreaktor, millel on raskmetallide jahutusvedelik. Projekti kohaselt töödeldakse BREST-300 reaktoris kasutatud tuumkütus uuesti ja laaditakse seejärel reaktorisse. Reaktori esialgseks laadimiseks kulub kokku 28 tonni kütust. Praegu käib Siberi keemiakombinaadi hoidlatest pärineva kasutatud tuumkütuse analüüs - võimalik, et katselise reaktori BREST kütuse tootmisel saab kasutada teatud kogust plutooniumi elemendiga tooteid.
BREST-300 reaktoril on tööohutuse mõttes mitmeid olulisi eeliseid võrreldes kõigi täna töötavate reaktoritega. See reaktor saab parameetrite kõrvalekaldumise korral ise välja lülituda. Lisaks kasutab kiire neutronreaktor madalama reaktsioonivõimega kütust ning neutronite kiire kiirendus ja sellele järgnev plahvatusvõimalus on lihtsalt välistatud. Plii on erinevalt tänapäeval soojuskandjana kasutatavast naatriumist passiivne ja keemilise aktiivsuse seisukohast on plii ohutum kui naatrium. Tihe nitriidkütus talub kergemini temperatuuritingimusi ja mehaanilisi defekte, see on töökindlam kui oksiidkütus. Isegi kõige äärmuslikumad sabotaažiõnnetused koos väliste tõkete (laevade kaaned, reaktorihooned jne) hävitamisega ei suuda põhjustada radioaktiivseid heitmeid, mis nõuaksid elanikkonna evakueerimist ja sellele järgnevat pikaajalist maa võõrandumist, nagu juhtus Tšernobõli õnnetus 1986.
BREST reaktori eelised hõlmavad järgmist:
- loomulik kiirgusohutus igasuguste väliste ja sisemiste põhjuste korral, sealhulgas sabotaaž, mis ei nõua elanike evakueerimist;
- pikaajaline (ajaliselt peaaegu piiramatu) kütusevarustus loodusliku uraani tõhusa kasutamise tõttu;
-tuumarelvade leviku tõkestamine planeedil, kõrvaldades relvakvaliteediga plutooniumi tootmise ja rakendades kohapealset tehnoloogiat kuiva kütuse ümbertöötamiseks ilma plutooniumi ja uraani eraldamiseta;
- energiatootmise ja sellele järgneva jäätmete kõrvaldamise keskkonnasõbralikkus, mis on tingitud suletud kütusetsüklist koos pikaealiste lõhustumissaaduste transmutatsiooniga, aktiniidide transmutatsioon ja põletamine reaktoris, radioaktiivsete jäätmete puhastamine aktiniididest, radioaktiivsete jäätmete hoidmine ja kõrvaldamine, rikkumata loodusliku kiirguse tasakaal;
- majanduslik konkurentsivõime, mis saavutatakse tuumaelektrijaama loodusliku ohutuse ja rakendatud kütusetsükli tehnoloogia tõttu, reaktori toitmine ainult 238 U -ga, keerukate inseneriturvasüsteemide tagasilükkamine, kõrged kriitilised parameetrid, mis tagavad ülekriitilise auruturbiini ahela parameetrid ja termodünaamilise tsükli kõrge kasutegur, ehituskulude vähendamine.
Kompleksi BREST projektipilt. 1 - reaktor, 2 - turbiiniruum, 3 - SNF -i ümbertöötlemismoodul, 4 - värske kütuse valmistamise moodul.
Mononitriidkütuse, pliijahutusvedeliku looduslike omaduste, südamiku- ja jahutusahela disainilahenduste, kiirreaktori füüsikaliste omaduste kombinatsioon viib BREST -reaktori loodusliku ohutuse kvalitatiivselt uuele tasemele ja võimaldab tagada stabiilsuse ilma aktiivset käivitamata hädakaitsevahendid väga raskete õnnetuste korral, mis on ületamatud kõigi olemasolevate ja kavandatavate reaktorite puhul maailmas:
- kõigi olemasolevate reguleerivate asutuste iseliikuv relv;
- kõigi reaktori 1. vooluringi pumpade väljalülitamine (segamine);
- reaktori 2. ahela kõigi pumpade väljalülitamine (segamine);
- rektori hoone rõhu alandamine;
- sekundaarahela aurugeneraatoritorude või torujuhtmete purunemine mis tahes lõigus;
- mitmesuguste õnnetuste juhtumine;
- Piiramatu aja jahtumine täieliku väljalülitamise korral.
Rosatomi elluviidava läbimurdeprojekti eesmärk on luua Venemaa tuumatööstusele uus tehnoloogiline platvorm suletud kütusetsükliga ning lahendada kasutatud tuumkütuse ja radioaktiivsete jäätmete (RW) probleem. Selle ambitsioonika projekti elluviimise tulemus peaks olema konkurentsivõimelise toote loomine, mis tagab Venemaa tehnoloogiatele juhtrolli maailma tuumaenergeetikatööstuses ja üldiselt ülemaailmses energiasüsteemis järgmise 30-50 aasta jooksul.
