כיום, תחנות כוח גרעיניות מספקות לרוסיה 18% מהחשמל המופק. לאנרגיה גרעינית חשיבות רבה בחלק האירופי של ארצנו, במיוחד בצפון מערב, שם היא מהווה 42% מייצור החשמל. נכון להיום, יש ברוסיה 10 תחנות כוח גרעיניות, המפעילות 34 יחידות כוח. רובם משתמשים באורניום מועשר נמוך עם תכולת איזוטופים אורניום-235 של 2-5% כדלק. יחד עם זאת, הדלק בתחנות כוח גרעיניות אינו נצרך לחלוטין, מה שמוביל להיווצרות פסולת רדיואקטיבית.
רוסיה כבר צברה 18 אלף טון של אורניום מושקע, ובכל שנה נתון זה גדל ב-670 טון. בסך הכל יש 345 טון מהפסולת הזו בעולם, מתוכם 110 טון בארה"ב. ניתן לפתור את הבעיה בעיבוד הפסולת הללו על ידי סוג חדש של כור שיפעל במחזור סגור. יצירת כור כזה תסייע גם להתמודד עם דליפה של טכנולוגיה גרעינית צבאית. כורים כאלה יכלו להיות מסופקים בבטחה לכל מדינה בעולם, שכן באופן עקרוני יהיה בלתי אפשרי להשיג את חומרי הגלם הדרושים ליצירת כור גרעיני עליהם. נשק. אבל היתרון העיקרי שלהם יהיה בטיחות. ניתן להפעיל כורים כאלה אפילו על דלק גרעיני ישן. לדברי הדוקטור למדעי הפיזיקה והמתמטיקה א' קריוקוב, אפילו חישובים גסים למדי אומרים לנו שמלאי האורניום המושקע שנצבר במשך 60 שנות פעילות של התעשייה הגרעינית יספיקו לכמה מאות שנים של ייצור אנרגיה.
כורי BREST הם פרויקט מהפכני בכיוון זה. הכור הזה משתלב היטב בהקשר של נאומו של ולדימיר פוטין בפסגת המילניום של האו"ם בספטמבר 2000. כחלק מהדו"ח שלו, הנשיא הרוסי הבטיח לעולם אנרגיה גרעינית חדשה: בטוחה, נקייה, ללא שימוש בנשק. מאז אותו נאום, העבודה על יישום פרויקט Proryv ויצירת כור BREST התקדמה משמעותית.
מבט כללי על הכור BREST-300
בתחילה תוכנן מפעל BREST שיספק הספק של 300 מגוואט כחלק מיחידת הכוח, אך בהמשך הופיע פרויקט בהספק שהוגדל ל-1200 מגוואט. יחד עם זאת, בנקודת זמן זו, היזמים מיקדו את כל מאמציהם בכור הפחות חזק BREST-OD-300 (הדגמה נסיונית) בקשר לפיתוח כמות גדולה של פתרונות עיצוב חדשים ותוכניות לבחון אותם על פרויקט קטן יחסית וזול לביצוע. בנוסף, ההספק הנבחר של 300 מגוואט (חשמלי) ו-700 מגוואט (תרמית) הוא ההספק המינימלי הנדרש כדי להשיג גורם גידול דלק בליבת הכור השווה לאחד.
נכון לעכשיו, פרויקט פריצת הדרך מיושם באתר המיזם של התאגיד הממלכתי Rosatom של ה-Siberian Chemical Combine (SKhK) בשטח המערך הטריטוריאלי הסגור (ZATO) סברסק (אזור טומסק). פרויקט זה כולל פיתוח טכנולוגיות לסגירת מחזור הדלק הגרעיני, אשר יהיו מבוקשות בתעשיית הכוח הגרעיני של העתיד. יישום פרויקט זה בפועל מספק יצירת מתחם הדגמת כוח פיילוט המורכב מ: BREST-OD-300 - כור נויטרונים מהיר עם נוזל קירור מתכת נוזלי עופרת עם מחזור דלק גרעיני באתר ומודול מיוחד לייצור / שחזור של דלק לכור זה, כמו גם מודול לעיבוד מחדש של הדלק המושקע שלו. מתוכנן להשיק את הכור BREST-OD-300 ב-2020.
ה-VNIPIET של סנט פטרסבורג הוא המעצב הכללי של מתחם אנרגיית ההדגמה הניסיוני. הכור נבנה על ידי NIKIET (מוסקבה). מוקדם יותר דווח כי הפיתוח של כור BREST מוערך ב-17,7 מיליארד רובל, בניית מודול לעיבוד דלק גרעיני בילה - 19,6 מיליארד רובל, מודול ייצור ומתחם סטארט-אפ לשחזור דלק - 26,6 מיליארד רובל . המשימה העיקרית של מתחם האנרגיה שנוצר צריכה להיות פיתוח הטכנולוגיה להפעלת כור חדש, ייצור דלק חדש וטכנולוגיה לעיבוד מחדש של דלק גרעיני מושקע. מסיבה זו, ההחלטה להשיק את הכור BREST-OD-300 במצב הספק לצורך הפקת אנרגיה חשמלית תתקבל רק לאחר השלמת כל עבודת המחקר על הפרויקט.
אתר הבנייה של מתחם האנרגיה BREST-300 ממוקם באזור המפעל הרדיוכימי של ה-Siberian Chemical Combine. העבודה על אתר זה החלה באוגוסט 2014. לדברי סרגיי טוכילין, מנכ"ל ה-SCC, כבר בוצע כאן פילוס אנכי עם חפירה של מיליון מ"ק אדמה, הונחו כבלים, הותקנו צינורות מים לשירות, ועבודות בנייה נוספות הושלמו. נכון לעכשיו, הארגון הקבלני "Java-stroy" וקבלן המשנה של סברסק "Spetsteplokhimmontazh" ממשיכים את מכלול העבודות הקשורות לתקופת ההכנה. כיום עובדים באתר הבנייה 400 איש, עם עלייה בקצב העבודה במתקן, מספר הבונים יגדל ל-600-700 איש. השקעות המדינה בפרויקט זה מוערכות באופן טנטטיבי ב-100 מיליארד רובל, כך מדווח שירות העיתונות של ה- Siberian Chemical Combine.
מתחם הדגמת האנרגיה לפיילוט ב-ZATO הגדול בארצנו נבנה בשלבים. המפעל לייצור דלק ניטריד הוא הראשון שנבנה, הפעלתו מתוכננת לשנים 2017-2018. בעתיד, הדלק שיופק במפעל זה יעבור לכור הפיילוט והדגמה BREST-300, שבנייתו תחל ב-2016 ותסתיים ב-2020, זו תהיה השלמת השלב השני של הפרויקט. השלב השלישי של העבודה כולל הקמת מפעל נוסף לעיבוד דלק מושקע. פרויקט Proryv יהיה פעיל במלואו עד 2023. הודות ליישום הפרויקט השאפתני הזה, כ-1,5 אלף משרות חדשות אמורות להופיע בעיר סברסק. 300-6 אלף עובדים ישתתפו ישירות בבניית מפעל BREST-8.
אנדריי ניקולייב, ראש הפרויקט ליצירת הכור BREST-300, אמר כי מתחם האנרגיה ההדגמה הניסיוני בעיר סברסק יכלול את מפעל הכור BREST-OD-300 עם מחזור דלק גרעיני באתר, וכן מתחם לייצור "דלק גרעיני של העתיד". אנחנו מדברים על דלק ניטריד לכורי נויטרונים מהירים. ההנחה היא כי על סוג זה של דלק תפעל, החל משנות ה-20 של המאה ה-300, תעשיית הכוח הגרעיני כולה. מתוכנן שכור הפיילוט BREST-300 יהיה כור הנייטרונים המהיר הראשון על פני כדור הארץ עם נוזל קירור מתכת נוזלי כבד. על פי הפרויקט, הדלק הגרעיני המושקע בכור BREST-28 יעובד מחדש ולאחר מכן יוטען מחדש לתוך הכור. להעמסה ראשונית של הכור יידרש סך של XNUMX טון דלק. נכון להיום מנותח דלק גרעיני מושקע ממתקני האחסון של המפעל הכימי בסיביר - ייתכן שניתן להשתמש בכמות מסוימת של מוצרים עם יסוד פלוטוניום בייצור דלק לכור הניסוי BREST.
לכור BREST-300 יהיו מספר יתרונות משמעותיים בתחום הבטיחות התפעולית על פני כל כור הפועל כיום. הכור הזה יוכל להיסגר מעצמו אם פרמטרים כלשהם ישתפו. בנוסף, בכור נויטרונים מהיר, נעשה שימוש בדלק עם מרווח תגובתיות נמוך יותר, האצה על נויטרונים מיידיים וההסתברות שלאחר מכן לפיצוץ אינן נכללות. עופרת, בניגוד לנתרן המשמש כיום כנוזל קירור, היא פסיבית, ומנקודת מבט של פעילות כימית, עופרת בטוחה יותר מנתרן. דלק ניטריד צפוף סובל בקלות רבה יותר בתנאי טמפרטורה ופגמים מכניים, הוא אמין יותר מדלק תחמוצת. גם תאונות החבלה הקיצוניות ביותר עם הרס של מחסומים חיצוניים (מכסות גוף, מבני כורים וכו') אינן יכולות להוביל לשחרור רדיואקטיבי שיחייב פינוי האוכלוסייה ובעקבותיו ניכור קרקע ארוך טווח, כפי שקרה במהלך תאונת צ'רנוביל. בשנת 1986.
היתרונות של כור BREST כוללים:
- בטיחות קרינה טבעית במקרה של תאונות שונות מסיבות חיצוניות ופנימיות, לרבות חבלה, שאינה מחייבת פינוי אוכלוסייה;
- אספקת דלק לטווח ארוך (כמעט בלתי מוגבל בזמן) עקב שימוש יעיל באורניום טבעי;
- אי-הפצה של נשק גרעיני על פני כדור הארץ על ידי אי הכללה של ייצור פלוטוניום בדרגת נשק במהלך הפעולה ויישום טכנולוגיה באתר לעיבוד דלק יבש ללא הפרדת פלוטוניום ואורניום;
- ידידותיות לסביבה של הפקת אנרגיה וסילוק פסולת לאחר מכן עקב מחזור דלק סגור עם טרנספורמציה של תוצרי ביקוע ארוכי חיים, התמרה ושריפת אקטינידים בכור, טיהור פסולת רדיואקטיבית מאקטינידים, החזקת פסולת רדיואקטיבית וסילוק שלה מבלי להפריע למערכת. איזון טבעי של קרינה;
- תחרותיות כלכלית, המושגת הודות לבטיחות הטבעית של תחנות כוח גרעיניות והטכנולוגיה של מחזור הדלק המיושם, איפור כור עם 238U בלבד, דחיית מערכות בטיחות הנדסיות מורכבות, פרמטרי עופרת גבוהים, המבטיחים השגת פרמטרים סופר-קריטיים של מעגל טורבינת הקיטור ויעילות גבוהה של המחזור התרמודינמי, הפחתת עלויות הבנייה.
תמונת פרויקט של מתחם BREST. 1 - כור, חדר 2 מנועים עם טורבינה, 3 - מודול עיבוד SNF, 4 - מודול ייצור דלק טרי.
השילוב של דלק מונוניטריד, האיכויות הטבעיות של נוזל קירור העופרת, פתרונות העיצוב של הליבה ומעגלי הקירור, המאפיינים הפיזיים של הכור המהיר מביאים את כור BREST לרמה חדשה איכותית של בטיחות טבעית ומאפשרת להבטיח יציבות מבלי להפעיל ציוד הגנה אקטיבי לשעת חירום בתאונות קשות מאוד שאי אפשר להתגבר עליהן מכורים קיימים ומתוכננים בעולם:
- מונע על ידי כל הגופים הרגולטוריים הזמינים;
- כיבוי (שיבוש) של כל המשאבות של המעגל הראשון של הכור;
- כיבוי (שיבוש) של כל המשאבות של המעגל הראשון של הכור;
- ירידת לחץ של בית הרקטור;
- קרע של צינורות מחולל קיטור או צינורות של המעגל המשני לאורך כל קטע;
- הטלת מגוון תאונות;
- קירור זמן בלתי מוגבל כאשר החשמל כבוי לחלוטין.
פרויקט Proryv המיושם על ידי Rosatom נועד ליצור פלטפורמה טכנולוגית חדשה לתעשיית הגרעין הרוסית עם מחזור דלק סגור ולפתור את בעיית הדלק הגרעיני המושקע והפסולת הרדיואקטיבית (RW). התוצאה של יישום הפרויקט השאפתני הזה צריכה להיות יצירת מוצר תחרותי שיספק לטכנולוגיות הרוסיות מובילות באנרגיה הגרעינית העולמית, ובכלל במערכת האנרגיה העולמית למשך 30-50 השנים הבאות.
מקורות המידע:
http://www.rosatom.ru
http://atomsib.ru
http://publicatom.ru/blog/atomsib/5854.html
http://sdelano-u-nas.livejournal.com/360656.html
חומרים ממקורות חינמיים