Russland fikk et gjennombrudd innen atomkraft

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sist endret: 2023-12-16 16:13

"Breakthrough"-prosjektet - Brest-300 atomreaktoren under bygging nær Tomsk, vil åpne en ny side i energisektoren på jorden. Russland lager verdens første Perpetuum Mobile med en kapasitet på 300 MW – et atomkraftverk med lukket brenselsyklus. Prosjektet med det selvforklarende navnet "Breakthrough" lover energi uten fare, uten uranutvinning og overgår konkurrentene i flere tiår …

Førti-tre hektar med territorium, grå monolittiske vegger, beslag som stikker rikelig ut i himmelen, kraner og 600 arbeidere. Tre år senere, på dette stedet, i en lukket by Seversk, 25 kilometer fra Tomsk, vil begynne å fungere den første i verdenPerpetuum Mobile med en kapasitet på 300 megawatt er et atomkraftverk med lukket brenselssyklus og smeltet bly som kjølevæske. Bedriften kalles en eksperimentell, siden superteknologiene for den så langt kun er beregnet på matematiske modeller. Men etter å ha sjekket dem på en reaktor i drift, vil våre atomforskere motta et referansekjernekraftverk av en ny generasjon, løsrevet seg fra konkurrenter fra Toshiba, Areva og andre i flere tiår. Prosjektet, som har et selvforklarende navn " Gjennombrudd", lover energi uten fareog viktigst, uten uranutvinning.

Skeptikere og det fredelige atom

Noen få ord for de som anser det fredelige atomet som et relikvie. Menneskehetens behov for energi dobles hvert 20. år. Brenning av olje og kull fører til årlig dannelse av omtrent en halv milliard tonn svoveldioksid og nitrogenoksider, det vil si 70 kilo skadelige stoffer for hver innbygger på jorden. Bruk av kjernekraftverk fjerner dette problemet. Dessuten er oljereservene begrensede, og energiintensiteten til ett tonn uran-235 er omtrent lik energiintensiteten til to millioner tonn bensin.

Kostnad er også viktig. Ved et vannkraftverk koster en kilowattime elektrisitet 10-25 kopek, men vannkraftpotensialet i den utviklede verden er praktisk talt oppbrukt. På kull- eller fyringsoljestasjoner - 22-40 kopek, men miljøproblemer oppstår. Ved industrielle vind- og solkraftverk - 35-150 kopek, litt dyrt, og hvem garanterer konstant vind og fravær av skyer. Hovedkostnaden for atomenergi er 20-50 kopek, den er stabil, skaper mye mindre miljøproblemer enn å brenne olje og kull, potensialet er ubegrenset.

Til slutt viste det russiske fredelige atom seg å være nesten ute av konkurranse. I 2010, da mange land etter en 24 år lang kuldesituasjon igjen ønsket å bygge atomkraftverk, viste reaktorene våre seg å være billigere og ikke dårligere enn japanske, franske og amerikanske prototyper. Dessuten har vi, i motsetning til konkurrenter , alle disse årene har vi bygget atomkraftverk – Rosatom hadde noe å vise til en potensiell kunde.

Ledelsen av det statlige selskapet disponerte kompetent det resulterende handikappet. Det førte til at Westinghouse Electric gikk konkurs i fjor. Toshiba, som tidligere kjøpte ut Westinghouse Electric, er på vei. Arevas økonomiske tilstand er heller ikke misunnelsesverdig. På den annen side kom delegasjoner fra 52 land til Atomexpo-2016. 20 av disse landene har ennå ikke hatt atomkraft. De vises nå for første gang i Egypt, Vietnam, Tyrkia, Indonesia, Bangladesh - våre russiske atomkraftverk.

Dypt helvete

Hovedproblemet med kjernekraft i dag er brensel … Det er 6, 3 millioner tonn økonomisk utvinnbart uran på jorden. Tar man hensyn til forbruksvekst, vil den vare i ca 50 år. Kostnaden er rundt 50 dollar per kilo malm i dag, men ettersom mindre lønnsomme forekomster er involvert i utvinningen, vil den stige til 130 dollar per kilogram og mer. Det er selvfølgelig utvunnede reserver, og ikke små, men de er ikke for alltid.

Uran er vanskelig å utvinne eller veldig vanskelig … I bergarten av uranmalm er det ca 0,1–1 prosent, pluss eller minus. Malm oppstår på omtrent en kilometers dybde. Temperaturene i gruvene er over 60 grader Celsius. Den utvunne bergarten må løses i syre, oftere svovelsyre, for å isolere uranmalm fra løsningen. I noen forekomster pumpes svovelsyre umiddelbart ned i bakken, slik at den senere kan tas sammen med det oppløste uranet. Imidlertid er det uranbergarter som ikke løses opp i svovelsyre …

Til slutt, kun i renset uran 0,72 prosent den nødvendige isotopen er uran-235. Den samme som atomreaktorer fungerer på. For å markere det er en egen hodepine. Uran omdannes til gass (uranheksafluorid) og føres gjennom kaskader av sentrifuger som roterer med en hastighet på omtrent to tusen omdreininger per sekund, hvor den lette fraksjonen skilles fra den tunge. Deponiet - uran-238, med et restinnhold av uran-235 på 0,2-0,3 prosent, ble rett og slett kastet på 50-tallet. Men så begynte de å lagre det i form av fast uranfluorid i spesielle beholdere under åpen himmel. I 60 år har jorden samlet seg ca to millioner tonn uran-238-fluorid … Hvorfor holdes den? Da kan uran-238 bli drivstoff for raske atomreaktorer, som atomforskere til nå har hatt et vanskelig forhold til.

Totalt ble det bygget 11 industrielle raske nøytronreaktorer i verden: tre i Tyskland, to i Frankrike, to i Russland, en hver i Kasakhstan, Japan, Storbritannia og USA. En av dem, SNR-300 i Tyskland, ble aldri lansert. Åtte til er stoppet. To arbeidere dro … Hvor tror du? Det stemmer, på Belojarsk NPP.

På den ene siden er raske reaktorer sikrere enn konvensjonelle termiske reaktorer. Det er ikke noe høyt trykk i dem, det er ingen risiko for en damp-zirkoniumreaksjon, og så videre. På den annen side er intensiteten til nøytronfeltene og temperaturen i arbeidsområdet høyere, stål, som vil beholde sine egenskaper under begge parametere, er vanskeligere og dyrere å produsere. I tillegg kan ikke vann brukes som kjølevæske i en hurtigreaktor. Rester: kvikksølv, natrium og bly. Kvikksølv elimineres på grunn av dets høye korrosivitet. Bly må holdes i smeltet tilstand - smeltetemperaturen er 327 grader. Natriums smeltepunkt er 98 grader, så alle hurtigreaktorer har så langt blitt laget med natriumkjølevæske. Men natrium reagerer for voldsomt med vann. Hvis kretsen ble skadet … Som det skjedde ved den japanske reaktoren "Monju" i 1995. Generelt viste de raske seg å være for vanskelige.

Ikke bekymre deg vil ikke fryse

"Ikke bekymre deg, blyet i Brest-300-reaktoren vår vil ikke bare aldri stivne, men det vil aldri avkjøles under 350 grader," sier lederen for BREST-OD-300-prosjektet til Lente.ru Andrey Nikolaev … – Spesialordninger og systemer har ansvaret for dette. Dette er et helt nytt prosjekt som ikke har noe med bly-vismut-reaktorene som var på ubåtene å gjøre. Alt her ble utviklet under hensyntagen til den siste utviklingen, teknologiene og prestasjoner. Det blir det verdens første blykjølte hurtigreaktor … Det er ikke for ingenting at det kalles "Gjennombrudd". Før du er en fremtidsbedrift - et fjerde generasjons atomkraftverk med lukket drivstoffsyklus.

Jeg fikk ikke lov til å klatre på byggeplassen - dette er en hemmeligstemplet informasjon. De fikk heller ikke ta bilder, så bildene er ikke mine. De ble laget av en person som ble forklart på forhånd fra hvilke vinkler det er mulig å fange et objekt, og fra hvilke vinkler er det umulig. Men Andrey Nikolaev forklarte i detalj hvorfor og i hvilken rekkefølge de tre Proryv-verkene bygges og hvordan et atomkraftverk kan fungere uten uran.

Virksomheten vil bestå av tre fabrikker: drivstoffproduksjonsanlegg, selve reaktoren og drivstoffreprosesseringsanlegg. Drivstoffproduksjonsanlegget vil produsere en helt ny sammensetning av drivstoffelementer, som ikke hadde noen analog i verden. Dette er et blandet nitrid uran-plutonium drivstoff - MNUP. Det spaltbare materialet i den nye reaktoren vil være plutonium … Og uran-238, som i seg selv ikke er spaltbart, vil bli bestrålt med termiske nøytroner og bli til plutonium-239. Det vil si at Brest-300-reaktoren vil generere varme, elektrisitet og i tillegg , forbered drivstoff til deg selv.

To fluer i en smekk

I verden i dag jobber 449 fredelige industrielle atomreaktorer og 60 flere er under bygging. Under driften av disse reaktorene, fortid og fremtid, oppstår et planlagt problem - brukte brenselsamlinger. Først blir de satt i spesielle bad, hvor de "kjøler seg ned" i flere år. Deretter lagres de "avkjølte" brenselelementene i "tørre" lagringsanlegg, hvor de akkumuleres i store mengder. Kapasiteten til å behandle avfallsenheter er flere ganger mindre enn nødvendig. Hvorfor? For det er veldig vanskelig og dyrt.

Gjennombruddsprosjektet vil bygge sitt eget drivstoffbehandlingsanlegg. Som du kanskje gjetter, Dette anlegget vil ikke bare ødelegge utbrent drivstoff, men gi ut råvarer til nye monteringer … De gamle brenselstavene vil bli oppløst i syre, muligens svovelsyre, deretter ved anlegget, ved bruk av komplekse kjemiske teknologier, vil løsningen bli separert element for element. Det unødvendige betinges og graves ned, det nødvendige brukes. I tillegg til råvarer for det nye drivstoffet, vil bedriften trekke ut de sjeldneste isotoper av tunge elementer fra gamle sammensetninger som er etterspurt i medisin, vitenskap og industri.

Reaktoreffekten på 300 megawatt ble forresten ikke valgt ved en tilfeldighet. Ved denne kraften vil den produsere like mye plutonium som den forbruker. Den samme reaktoren med høyere effekt vil produsere mer drivstoff enn den vil forbruke. Så når den er lastet, vil Brest-reaktoren fungere som en vanlig Perpetuum Mobile. Bare en liten tilførsel av utarmet uran vil være nødvendig. Vel, og uran-238, som jeg allerede har nevnt, akkumuleres av atomindustrien i en slik mengde som vil vare evig.

Stor kjele

– Slik at du kan tenke deg en reaktor, – fortsetter Andrei Nikolaev. – Dette er en panne 17 meter høy og 26 meter i diameter. Drivstoffelementer vil bli senket ned i den. En varmeveksler - smeltet bly vil sirkulere gjennom den. Alt utstyr fra og til kun russisk produksjon. Det blir en helt sikker reaktor med en reaktivitetsmargin på mindre enn enhet. Det vil si at i samsvar med fysikkens lover har den rett og slett ikke nok reaktivitet til å akselerere. Storskalaulykker på den er ikke mulig. Evakuering av befolkningen vil aldri være nødvendig. Enhver svikt, hvis den skjer, vil ikke gå utover grensene til bedriftsbygningen. Selv utslipp til atmosfæren som følge av en hypotetisk ulykke vil ikke forekomme.

Automatisk rengjøring av kjølevæsken vil bli introdusert i Brest-300-reaktoren. Kjølevæsken til den nye reaktoren, det vil si bly, trenger aldri å skiftes ut. Dette eliminerer en annen problematisk sløsing med tradisjonell kjernekraft – LRW.

Problemer løses underveis

Forfatterne av Brest-300-prosjektet er NIKIET oppkalt etter Dollezhal. Pengene tildeles i tide, byggingen fortsetter i det planlagte tempoet, drivstofffabrikasjonsanlegget vil være det første som starter driften. Oppskytingen av reaktoren er planlagt til 2024 … Deretter vil drivstoffreprosesseringsmodulen være fullført. Parallelt med byggingen fortsetter FoU-arbeidet. Som et resultat av disse arbeidene blir det periodisk gjort endringer i konstruksjonen, så det endelige endelige tidspunktet er ikke navngitt.

Brest-prosjektet har kritikere i akademiske kretser. Dette er forståelig, prosjektet vant konkurransen, der flere eminente institutter deltok. Kritikere sier at teknologiene som brukes i Brest er uferdige. Spesielt stiller de spørsmål ved bruken av blysmelte som varmebærer, og så videre og så videre. Vi vil ikke gå inn på detaljer, de er for komplekse og tvetydige. På den annen side, hvorfor skulle vi ikke stole på atomforskerne våre? Alle prosjektene som Sovjetunionen, og etter det Russland gjorde i atomindustrien, var ett skritt foran sine vestlige og østlige kolleger. Så hvilken grunn har vi til å tro at ting vil gå annerledes denne gangen? Det virker for meg som om du bare skal være glad for Rosatom og TVEL og samtidig for deg selv, for dette er vår selskap.