U Rusiji se radi na stvaranju revolucionarnog nuklearnog reaktora četvrte generacije. Govorimo o reaktoru BREST na kojem trenutno rade preduzeća koja su dio državne korporacije Rosatom. Ovaj obećavajući reaktor gradi se u sklopu projekta Breakthrough. BREST je projekt reaktora na brze neutrone s olovnom rashladnom tekućinom, prijenosom topline s dva kruga na turbinu, kao i parametrima superkritične pare. Projekt se u našoj zemlji razvija od kasnih 1980 -ih. Glavni razvijač ovog reaktora je NIKIET nazvan po N. A. Dollezhal (Institut za istraživanje i projektovanje energetike).
Danas nuklearne elektrane opskrbljuju Rusiju sa 18% proizvedene električne energije. Nuklearna energija je vrlo važna u evropskom dijelu naše zemlje, posebno na sjeverozapadu, gdje čini 42% proizvodnje električne energije. Trenutno u Rusiji radi 10 nuklearnih elektrana koje upravljaju sa 34 energetske jedinice. Većina njih koristi niskoobogaćeni uran kao gorivo sa sadržajem izotopa uranijuma-235 na nivou od 2-5%. Istovremeno, gorivo u nuklearnoj elektrani nije potpuno potrošeno, što dovodi do stvaranja radioaktivnog otpada.
Rusija je već akumulirala 18 hiljada tona istrošenog urana, a svake godine se ta brojka povećava za 670 tona. Ukupno u svijetu postoji 345 tisuća tona ovog otpada, od čega se 110 tisuća tona nalazi u Sjedinjenim Državama. Problem s preradom ovog otpada mogao bi se riješiti novim tipom reaktora, koji bi radio u zatvorenom ciklusu. Stvaranje takvog reaktora pomoglo bi u suočavanju s curenjem vojne nuklearne tehnologije. Takvi reaktori mogli bi se sigurno isporučiti bilo kojoj zemlji u svijetu, jer bi u načelu bilo nemoguće nabaviti sirovine potrebne za stvaranje nuklearnog oružja na njima. Ali njihova glavna prednost bila bi sigurnost. Takvi reaktori mogli su se pokrenuti čak i na starom, istrošenom nuklearnom gorivu. Prema A. Kryukovu, doktoru fizičko -matematičkih nauka, čak i grubi proračuni govore nam da će rezerve istrošenog urana akumulirane tokom 60 godina rada nuklearne industrije biti dovoljne za nekoliko stotina godina proizvodnje energije.
Reaktori BREST revolucionarni su projekt u tom smjeru. Ovaj reaktor dobro se uklapa u kontekst govora Vladimira Putina na milenijumskom samitu u UN -u u septembru 2000. Kao dio svog izvještaja, ruski predsjednik je svijetu obećao novu nuklearnu energiju: sigurnu, čistu, isključujući upotrebu oružja. Od te prezentacije, rad na implementaciji projekta Breakthrough i stvaranju reaktora BREST ostvario je značajan napredak.
Opšti prikaz reaktora BREST-300
U početku je projektiran blok BREST koji će osigurati agregat snage 300 MW, ali se kasnije pojavio projekt povećanog kapaciteta 1200 MW. U isto vrijeme, u ovom trenutku, programeri su koncentrirali sve svoje napore na manje snažan reaktor BREST-OD-300 (eksperimentalna demonstracija) u vezi s razvojem velike količine novih dizajnerskih rješenja i planovima za njihovo testiranje na relativno malom i jeftinom projektu u implementaciji. Osim toga, odabrana snaga od 300 MW (električna) i 700 MW (toplinska) je minimalna potrebna snaga za dobijanje omjera razmnožavanja goriva u jezgri reaktora jednakog.
Trenutno se projekt "Proboj" provodi na lokaciji preduzeća državne korporacije "Rosatom" Sibirskog kemijskog kombinata (SCC) na teritoriji zatvorene teritorijalne jedinice (ZATO) Seversk (Tomska regija). Ovaj projekt uključuje razvoj tehnologija za zatvaranje ciklusa nuklearnog goriva, što će biti traženo u industriji nuklearne energije u budućnosti. Implementacija ovog projekta u praksi predviđa stvaranje pilot demonstracionog kompleksa snage koji se sastoji od: BREST-OD-300-reaktora na brze neutrone sa rashladnom tekućinom od olovnog tekućeg metala sa stacionarnim ciklusom nuklearnog goriva i posebnim modulom za proizvodnju / obnovu goriva za ovaj reaktor, kao i modul za ponovnu preradu istrošenog goriva. Planirano je da se reaktor BREST-OD-300 pokrene 2020.
Generalni projektant pilot demonstracionog energetskog kompleksa je SN Peterburg VNIPIET. Reaktor gradi kompanija NIKIET (Moskva). Ranije je objavljeno da se razvoj reaktora BREST procjenjuje na 17,7 milijardi rubalja, izgradnja modula za preradu istrošenog nuklearnog goriva - 19,6 milijardi rubalja, modul za proizvodnju i kompleks za obnovu goriva - 26,6 milijardi rubalja. Glavni zadatak stvaranja energetskog kompleksa trebao bi biti razvoj tehnologije za rad novog reaktora, proizvodnja novog goriva i tehnologije za ponovnu preradu istrošenog nuklearnog goriva. Iz tog razloga, odluka o pokretanju reaktora BREST-OD-300 u režimu napajanja radi proizvodnje električne energije bit će donesena tek nakon završetka svih istraživačkih radova na projektu.
Gradilište energetskog kompleksa BREST-300 nalazi se u području radiohemijskog postrojenja Sibirskog hemijskog kombinata. Rad na ovoj stranici počeo je u augustu 2014. Prema riječima Sergeja Tochilina, generalnog direktora SKhK -a, ovdje je već izvršeno vertikalno nivelisanje sa iskopavanjem milion kubnih metara zemlje, položeni su kablovi, postavljeni su industrijski vodovodi i završeni su drugi građevinski radovi. Trenutno izvođač radova "Java-Stroy" i podizvođač iz Severskog "Spetsteplokhimmontazh" nastavljaju kompleks radova vezanih za pripremni period. Danas na gradilištu radi 400 ljudi, s povećanjem tempa radova u objektu, broj graditelja će narasti na 600-700 ljudi. Državna ulaganja u ovaj projekt procjenjuju se otprilike na 100 milijardi rubalja, navodi pres služba Sibirskog kemijskog kombinata.
Eksperimentalni demonstracioni energetski kompleks u najvećem u našoj zemlji zatvorenom administrativnom kompleksu gradi se u fazama. Planirano je da prva koja izgradi fabriku goriva sa nitridom bude puštena u rad 2017-2018. U budućnosti će gorivo proizvedeno u ovom postrojenju ići u eksperimentalni demonstracijski reaktor BREST-300, čija će izgradnja započeti 2016. godine, a bit će završena 2020. godine, što će biti završetak druge faze projekta. Treća faza radova predviđa izgradnju drugog postrojenja za preradu istrošenog goriva. Projekt Proboj trebao bi biti potpuno operativan do 2023. godine. Zahvaljujući implementaciji ovog ambicioznog projekta, u gradu Seversku trebalo bi se pojaviti oko 1,5 hiljada novih radnih mjesta. 6-8 hiljada radnika će direktno učestvovati u izgradnji instalacije BREST-300.
Kako je rekao voditelj projekta reaktora BREST-300 Andrej Nikolaev, eksperimentalni demonstracioni energetski kompleks u gradu Seversku uključivat će reaktorsko postrojenje BREST-OD-300 sa stacionarnim ciklusom nuklearnog goriva, kao i kompleks za proizvodnju "nuklearno gorivo budućnosti". Govorimo o nitridnom gorivu za brze reaktore. Pretpostavlja se da će upravo na ovoj vrsti goriva, počevši od 20 -ih godina XXI stoljeća, funkcionirati čitava nuklearna industrija. Planirano je da eksperimentalni reaktor BREST-300 postane prvi svjetski reaktor na brze neutrone sa rashladnom tekućinom od teških metala. Prema projektu, istrošeno nuklearno gorivo u reaktoru BREST-300 će se ponovo preraditi, a zatim pretovariti u reaktor. Za početno punjenje reaktora bit će potrebno ukupno 28 tona goriva. Trenutno se provodi analiza istrošenog nuklearnog goriva iz skladišta Sibirskog kemijskog kombinata - moguće je da se određena količina proizvoda s elementom plutonija može koristiti u proizvodnji goriva za eksperimentalni reaktor BREST.
Reaktor BREST-300 imat će niz značajnih prednosti u pogledu radne sigurnosti u odnosu na bilo koji reaktor koji danas radi. Ovaj reaktor će se moći sam isključiti u slučaju odstupanja bilo kojih parametara. Osim toga, reaktor s brzim neutronima koristi gorivo s manjom granicom reaktivnosti, a brzo ubrzanje neutrona i naknadna mogućnost eksplozije jednostavno su isključeni. Olovo je, za razliku od natrijuma koji se danas koristi kao nosač toplote, pasivan, a sa stanovišta hemijske aktivnosti olovo je sigurnije od natrijuma. Gusto nitridno gorivo lakše podnosi temperaturne uvjete i mehaničke nedostatke, pouzdanije je od oksidnog goriva. Čak i najekstremnije sabotažne nesreće s uništavanjem vanjskih barijera (poklopci brodova, zgrade reaktora itd.) Neće moći dovesti do ispuštanja radioaktivnih tvari koje bi zahtijevale evakuaciju stanovništva i kasnije dugotrajno otuđenje zemlje, kao što se dogodilo tijekom U nesreći u Černobilu 1986.
Prednosti reaktora BREST uključuju:
- prirodna radijacijska sigurnost u slučaju svih vrsta nesreća iz vanjskih i unutrašnjih razloga, uključujući sabotaže, koje ne zahtijevaju evakuaciju stanovništva;
- dugoročna (gotovo neograničena vremenska isporuka) goriva zbog efikasne upotrebe prirodnog uranijuma;
-neširenje nuklearnog oružja na planeti eliminacijom proizvodnje tokom rada plutonija oružja i implementacijom tehnologije na licu mjesta za ponovnu preradu suvog goriva bez odvajanja plutonijuma i uranijuma;
- ekološka prihvatljivost proizvodnje energije i kasnije odlaganje otpada zbog zatvorenog ciklusa goriva s transmutacijom dugotrajnih proizvoda fisije, transmutacijom i sagorijevanjem aktinida u reaktoru, pročišćavanjem radioaktivnog otpada iz aktinida, držanjem i odlaganjem radioaktivnog otpada bez kršenja ravnoteža prirodnog zračenja;
- ekonomska konkurentnost, koja se postiže prirodnom sigurnošću nuklearne elektrane i tehnologijom provedenog ciklusa goriva, napajanjem reaktora sa samo 238U, odbacivanjem složenih inženjerskih sigurnosnih sistema, visokim parametrima olova, koji osiguravaju postizanje nadkritičnih parametri kruga parne turbine i visoka efikasnost termodinamičkog ciklusa, smanjenje troškova izgradnje.
Slika projekta kompleksa BREST. 1 - reaktor, 2 - turbinska prostorija, 3 - modul za ponovnu preradu SNF -a, 4 - modul za proizvodnju svježeg goriva.
Kombinacija mononitridnog goriva, prirodnih kvaliteta olovne rashladne tekućine, dizajnerskih rješenja jezgre i rashladnih krugova, fizičkih karakteristika brzog reaktora dovodi reaktor BREST na kvalitativno novu razinu prirodne sigurnosti i omogućuje osiguranje stabilnosti bez aktiviranja aktivnog sredstva hitne zaštite u vrlo teškim nesrećama, koje su nepremostive za bilo koji od postojećih i predviđenih reaktora u svijetu:
- samohodna puška svih raspoloživih regulatornih tijela;
- gašenje (ometanje) svih pumpi prvog kruga reaktora;
- gašenje (ometanje) svih pumpi drugog kruga reaktora;
- smanjenje pritiska u zgradi rektora;
- pucanje cijevi generatora pare ili cjevovoda sekundarnog kruga na bilo kojem presjeku;
- nametanje raznih nesreća;
- Neograničeno vrijeme hlađenja pri potpunom isključivanju.
Projekt Proboj koji provodi Rosatom ima za cilj stvaranje nove tehnološke platforme za rusku nuklearnu industriju sa zatvorenim ciklusom goriva i rješavanje problema istrošenog nuklearnog goriva i radioaktivnog otpada (RW). Rezultat implementacije ovog ambicioznog projekta trebao bi biti stvaranje konkurentnog proizvoda koji će ruskim tehnologijama omogućiti vodeće mjesto u svjetskoj industriji nuklearne energije, i općenito u globalnom energetskom sistemu u narednih 30-50 godina.
