في روسيا ، يجري العمل على إنشاء مفاعل نووي ثوري ينتمي إلى الجيل الرابع. نحن نتحدث عن مفاعل بريست ، الذي تعمل فيه حاليًا الشركات التي هي جزء من شركة روساتوم الحكومية. يتم بناء هذا المفاعل الواعد كجزء من مشروع Breakthrough. BREST هو مشروع لمفاعلات نيوترونية سريعة مع مبرد رصاصي ، ونقل حراري مزدوج الدائرة إلى التوربين ، بالإضافة إلى معلمات بخار فوق الحرج. تم تطوير المشروع في بلدنا منذ أواخر الثمانينيات. المطور الرئيسي لهذا المفاعل هو NIKIET الذي سمي على اسم N. A. Dollezhal (معهد البحث والتصميم لهندسة الطاقة).
اليوم ، تزود محطات الطاقة النووية روسيا بـ 18٪ من الكهرباء التي تولدها. الطاقة النووية مهمة للغاية في الجزء الأوروبي من بلدنا ، خاصة في الشمال الغربي ، حيث تمثل 42٪ من توليد الكهرباء. حاليا ، هناك 10 محطات للطاقة النووية تعمل في روسيا ، والتي تشغل 34 وحدة طاقة. يستخدم معظمهم اليورانيوم المنخفض التخصيب كوقود بمحتوى نظير اليورانيوم 235 بمستوى 2-5٪. في الوقت نفسه ، لا يتم استهلاك الوقود في محطة الطاقة النووية بالكامل ، مما يؤدي إلى تكوين النفايات المشعة.
لقد راكمت روسيا بالفعل 18 ألف طن من اليورانيوم المستهلك ويزداد هذا الرقم كل عام بمقدار 670 طناً. في المجموع ، هناك 345 ألف طن من هذه النفايات في العالم ، منها 110 آلاف طن في الولايات المتحدة. يمكن حل مشكلة معالجة هذه النفايات بنوع جديد من المفاعلات ، والذي سيعمل في دورة مغلقة. إن إنشاء مثل هذا المفاعل من شأنه أن يساعد في التعامل مع تسرب التكنولوجيا النووية العسكرية. يمكن توفير مثل هذه المفاعلات بأمان إلى أي دولة في العالم ، لأنه من حيث المبدأ سيكون من المستحيل الحصول على المواد الخام اللازمة لصنع أسلحة نووية عليها. لكن ميزتهم الرئيسية ستكون السلامة. يمكن تشغيل مثل هذه المفاعلات حتى باستخدام الوقود النووي القديم المستهلك. Kryukov ، دكتور في العلوم الفيزيائية والرياضية ، حتى الحسابات التقريبية تخبرنا أن احتياطيات اليورانيوم المستهلك المتراكمة على مدى 60 عامًا من تشغيل الصناعة النووية ستكون كافية لعدة مئات من السنين من توليد الطاقة.
مفاعلات بريست هي مشروع ثوري في هذا الاتجاه. يتناسب هذا المفاعل جيدًا مع سياق خطاب فلاديمير بوتين في قمة الألفية في الأمم المتحدة في سبتمبر 2000. كجزء من تقريره ، وعد الرئيس الروسي العالم بطاقة نووية جديدة: آمنة ونظيفة ، باستثناء استخدام الأسلحة. منذ هذا العرض التقديمي ، حقق العمل في تنفيذ مشروع Breakthrough وإنشاء مفاعل BREST تقدمًا كبيرًا.
منظر عام لمفاعل BREST-300
في البداية ، تم تصميم وحدة BREST ، والتي ستوفر وحدة طاقة بسعة 300 ميجاوات ، ولكن ظهر لاحقًا مشروع بسعة متزايدة تبلغ 1200 ميجاوات. في الوقت نفسه ، في هذا الوقت ، ركز المطورون كل جهودهم على المفاعل الأقل قوة BREST-OD-300 (عرض تجريبي) فيما يتعلق بتطوير كمية كبيرة من حلول التصميم الجديدة والخطط لاختبارها على مشروع صغير نسبيًا ورخيص التنفيذ.بالإضافة إلى ذلك ، فإن الطاقة المختارة 300 ميجاوات (كهربائية) و 700 ميجاوات (الحرارية) هي الحد الأدنى من الطاقة المطلوبة للحصول على نسبة تكاثر الوقود في قلب المفاعل تساوي الوحدة.
في الوقت الحالي ، يجري تنفيذ مشروع "الاختراق" في موقع مؤسسة الشركة الحكومية "روساتوم" التابعة للمجمع الكيميائي السيبيري (SCC) على أراضي الوحدة الإقليمية المغلقة (ZATO) سيفيرسك (منطقة تومسك). يتضمن هذا المشروع تطوير تقنيات لإغلاق دورة الوقود النووي ، والتي ستكون مطلوبة في صناعة الطاقة النووية في المستقبل. يوفر تنفيذ هذا المشروع عمليًا إنشاء مجمع طاقة تجريبي يتألف من: BREST-OD-300 - مفاعل نيوتروني سريع مزود بمبرد معدني سائل من الرصاص مع دورة وقود نووي ثابتة ووحدة خاصة للتصنيع / التجديد من الوقود لهذا المفاعل ، بالإضافة إلى وحدة لإعادة معالجة الوقود المستهلك. من المخطط إطلاق مفاعل BREST-OD-300 في عام 2020.
المصمم العام لمجمع طاقة العرض التجريبي هو سانت بطرسبرغ VNIPIET. يتم بناء المفاعل بواسطة شركة NIKIET (موسكو). أفيد في وقت سابق أن تطوير مفاعل BREST يقدر بنحو 17.7 مليار روبل ، وبناء وحدة إعادة معالجة الوقود النووي المستهلك - 19.6 مليار روبل ، ووحدة تصنيع ومجمع بدء تجديد الوقود - 26.6 مليار روبل. يجب أن تكون المهمة الرئيسية لمجمع الطاقة الذي يتم إنشاؤه هي تطوير التكنولوجيا لتشغيل مفاعل جديد ، وإنتاج وقود جديد وتكنولوجيا إعادة معالجة الوقود النووي المستهلك. لهذا السبب ، فإن قرار إطلاق مفاعل BREST-OD-300 في وضع الطاقة لتوليد الكهرباء لن يتم إلا بعد الانتهاء من جميع أعمال البحث في المشروع.
يقع موقع بناء مجمع الطاقة BREST-300 في منطقة مصنع الكيماويات الإشعاعية التابع لمجموعة سيبيريا الكيميائية. بدأ العمل في هذا الموقع في أغسطس 2014. وفقًا لسيرجي توشيلين ، المدير العام لشركة SKhK ، فقد تم بالفعل تنفيذ تسوية رأسية هنا مع حفر مليون متر مكعب من التربة ، وتم مد الكابلات ، وتم تركيب خطوط أنابيب المياه الصناعية ، وتم الانتهاء من أعمال البناء الأخرى. حاليًا ، يواصل المقاول "Java-Stroy" والمقاول الفرعي Seversky "Spetsteplokhimmontazh" مجموعة الأعمال المتعلقة بالفترة التحضيرية. اليوم ، يعمل 400 شخص في موقع البناء ، مع زيادة وتيرة العمل في المنشأة ، سيزداد عدد البنائين إلى 600-700 شخص. تقدر استثمارات الدولة في هذا المشروع بنحو 100 مليار روبل ، وفقًا للخدمة الصحفية لشركة سيبيريا للكيماويات.
يتم بناء مجمع طاقة تجريبي تجريبي في أكبر مجمع إداري مغلق في بلدنا على مراحل. من المقرر أن يبدأ تشغيل أول مصنع للوقود النيتريد في 2017-2018. في المستقبل ، سيذهب الوقود المنتج في هذا المصنع إلى المفاعل التجريبي التجريبي BREST-300 ، والذي سيبدأ بناؤه في عام 2016 وسيتم الانتهاء منه في عام 2020 ، وسيكون هذا استكمالًا للمرحلة الثانية من المشروع. وتتوخى المرحلة الثالثة من العمل بناء مصنع آخر لإعادة معالجة الوقود المستهلك. يجب أن يكون مشروع الاختراق جاهزًا للعمل بكامل طاقته بحلول عام 2023. بفضل تنفيذ هذا المشروع الطموح ، يجب أن تظهر حوالي 1.5 ألف فرصة عمل جديدة في مدينة سيفيرسك. سيشارك 6-8 آلاف عامل بشكل مباشر في بناء منشأة BREST-300.
كما قال رئيس مشروع مفاعل BREST-300 ، أندريه نيكولاييف ، فإن مجمع الطاقة التجريبي التجريبي في مدينة سيفيرسك سيشمل محطة مفاعل BREST-OD-300 مع دورة وقود نووي ثابتة ، بالإضافة إلى مجمع لإنتاج "وقود نووي في المستقبل". نحن نتحدث عن وقود نيتريد للمفاعلات السريعة. من المفترض أن هذا النوع من الوقود هو الذي ستعمل صناعة الطاقة النووية بأكملها بدءًا من العشرينات من القرن الحادي والعشرين. من المخطط أن يصبح مفاعل BREST-300 التجريبي أول مفاعل نيوتروني سريع في العالم بمبرد معدني سائل ثقيل.وفقًا للمشروع ، ستتم إعادة معالجة الوقود النووي المستهلك في مفاعل BREST-300 ثم إعادة تحميله في المفاعل. سيلزم 28 طنًا من الوقود للتحميل الأولي للمفاعل. في الوقت الحاضر ، يتم إجراء تحليل للوقود النووي المستهلك من منشآت التخزين التابعة لمجموعة سيبيريا الكيميائية - من الممكن استخدام كمية معينة من المنتجات التي تحتوي على عنصر البلوتونيوم في إنتاج الوقود لمفاعل BREST التجريبي.
سيكون لمفاعل BREST-300 عدد من المزايا المهمة من حيث السلامة التشغيلية على أي مفاعل يعمل اليوم. سيكون هذا المفاعل قادرًا على الإغلاق من تلقاء نفسه في حالة انحراف أي معلمات. بالإضافة إلى ذلك ، يستخدم المفاعل النيوتروني السريع الوقود بهامش تفاعل أقل ، ويتم ببساطة استبعاد التسارع الفوري للنيوترونات واحتمال حدوث انفجار لاحقًا. الرصاص ، على عكس الصوديوم المستخدم اليوم كحامل للحرارة ، هو عنصر سلبي ، ومن وجهة نظر النشاط الكيميائي ، فإن الرصاص أكثر أمانًا من الصوديوم. يتحمل وقود النيتريد الكثيف ظروف درجات الحرارة والعيوب الميكانيكية بسهولة أكبر ، وهو أكثر موثوقية من وقود الأكسيد. حتى حوادث التخريب الأكثر خطورة مع تدمير الحواجز الخارجية (أغطية السفن ، مباني المفاعلات ، إلخ) لن تكون قادرة على أن تؤدي إلى انبعاثات مشعة تتطلب إخلاء السكان وما تلاه من عزل طويل الأمد للأرض ، كما حدث خلال حادث تشيرنوبيل في عام 1986.
تشمل مزايا مفاعل بريست ما يلي:
- الأمان الطبيعي من الإشعاع في حالة وقوع جميع أنواع الحوادث لأسباب خارجية وداخلية ، بما في ذلك التخريب الذي لا يتطلب إخلاء السكان ؛
- إمداد وقود طويل الأجل (غير محدود تقريبًا في الوقت المناسب) بسبب الاستخدام الفعال لليورانيوم الطبيعي ؛
- عدم انتشار الأسلحة النووية على هذا الكوكب من خلال القضاء على إنتاج البلوتونيوم المستخدم في صنع الأسلحة أثناء تشغيله واستخدام التكنولوجيا في الموقع لإعادة معالجة الوقود الجاف دون فصل البلوتونيوم واليورانيوم ؛
- التوافق البيئي لإنتاج الطاقة والتخلص اللاحق من النفايات بسبب دورة الوقود المغلقة مع تحويل نواتج الانشطار طويلة العمر ، وتحويل واحتراق الأكتينيدات في مفاعل ، وتنقية النفايات المشعة من الأكتينيدات ، والاحتفاظ بالنفايات المشعة والتخلص منها دون انتهاك توازن الإشعاع الطبيعي
- القدرة التنافسية الاقتصادية ، والتي تتحقق بسبب السلامة الطبيعية لمحطة الطاقة النووية وتكنولوجيا دورة الوقود المنفذة ، وتغذية المفاعل بـ 238U فقط ، ورفض أنظمة الأمان الهندسية المعقدة ، ومعايير الرصاص العالية ، والتي تضمن تحقيق فوق الحرج معلمات دائرة التوربينات البخارية والكفاءة العالية للدورة الديناميكية الحرارية ، وتقليل تكاليف البناء.
صورة مشروع مجمع بريست. 1 - مفاعل ، 2 - غرفة التوربينات ، 3 - وحدة إعادة معالجة SNF ، 4 - وحدة تصنيع الوقود الطازج.
الجمع بين وقود أحادي النيتريد ، والصفات الطبيعية لمبرد الرصاص ، وحلول تصميم القلب ودوائر التبريد ، والخصائص الفيزيائية للمفاعل السريع ، يرتقي بمفاعل BREST إلى مستوى نوعي جديد من الأمان الطبيعي ويجعل من الممكن ضمان الاستقرار دون تنشيط وسائل الحماية الطارئة في الحوادث الشديدة الخطورة التي لا يمكن التغلب عليها لأي من المفاعلات القائمة والمتوقعة في العالم:
- بندقية ذاتية الحركة لجميع الهيئات التنظيمية المتاحة ؛
- إغلاق (تشويش) جميع مضخات الدائرة الأولى للمفاعل ؛
- إغلاق (تشويش) جميع مضخات الدائرة الثانية للمفاعل ؛
- إزالة الضغط من مبنى رئيس الجامعة ؛
- تمزق أنابيب مولد البخار أو خطوط الأنابيب في الدائرة الثانوية في أي قسم ؛
- فرض مجموعة متنوعة من الحوادث ؛
- وقت غير محدود من التباطؤ عند إيقاف التشغيل الكامل.
يهدف مشروع الاختراق الذي تنفذه روساتوم إلى إنشاء منصة تكنولوجية جديدة للصناعة النووية الروسية بدورة وقود مغلقة وحل مشكلة الوقود النووي المستهلك والنفايات المشعة (RW). يجب أن تكون نتيجة تنفيذ هذا المشروع الطموح إنشاء منتج تنافسي يوفر للتقنيات الروسية الريادة في صناعة الطاقة النووية العالمية ، وبشكل عام في نظام الطاقة العالمي على مدى 30-50 سنة القادمة.
