Krievijā notiek darbs, lai izveidotu revolucionāru kodolreaktoru, kas pieder ceturtajai paaudzei. Mēs runājam par BREST reaktoru, pie kura pašlaik strādā uzņēmumi, kas ietilpst valsts korporācijā Rosatom. Šis daudzsološais reaktors tiek būvēts izrāviena projekta ietvaros. BREST ir ātru neitronu reaktoru projekts ar svina dzesēšanas šķidrumu, dubultās ķēdes siltuma pārnesi uz turbīnu, kā arī pārkritiskie tvaika parametri. Projekts mūsu valstī ir izstrādāts kopš astoņdesmito gadu beigām. Šī reaktora galvenais izstrādātājs ir NIKIET, kas nosaukts N. A. Dollezhal vārdā (Enerģētikas pētniecības un projektēšanas institūts).
Mūsdienās atomelektrostacijas nodrošina Krievijai 18% no saražotās elektroenerģijas. Kodolenerģija ir ļoti svarīga mūsu valsts Eiropas daļā, īpaši ziemeļrietumos, kur tā veido 42% no saražotās elektroenerģijas. Pašlaik Krievijā darbojas 10 atomelektrostacijas, kurās darbojas 34 spēkstacijas. Lielākā daļa no tiem kā degvielu izmanto zemu bagātinātu urānu, kura urāna-235 izotopu saturs ir 2–5%. Tajā pašā laikā degviela atomelektrostacijā netiek pilnībā izlietota, kā rezultātā veidojas radioaktīvie atkritumi.
Krievija jau ir uzkrājusi 18 tūkstošus tonnu izlietotā urāna un katru gadu šis skaitlis pieaug par 670 tonnām. Kopumā pasaulē ir 345 tūkstoši tonnu šo atkritumu, no kuriem 110 tūkstoši tonnu ir ASV. Šo atkritumu pārstrādes problēmu varētu atrisināt ar jauna tipa reaktoru, kas darbotos slēgtā ciklā. Šāda reaktora izveide palīdzētu tikt galā ar militārās kodoltehnoloģijas noplūdi. Šādus reaktorus varētu droši piegādāt jebkurai pasaules valstij, jo principā uz tiem nebūtu iespējams iegūt kodolieroču radīšanai nepieciešamās izejvielas. Bet to galvenā priekšrocība būtu drošība. Šādus reaktorus varētu iedarbināt pat uz veco, izlietoto kodoldegvielu. Pēc fizisko un matemātisko zinātņu doktora A. Krjukova teiktā, pat diezgan aptuveni aprēķini liecina, ka izlietotā urāna rezerves, kas uzkrātas 60 gadu kodolrūpniecības darbības laikā, pietiks vairākiem simtiem enerģijas ražošanas gadu.
BREST reaktori ir revolucionārs projekts šajā virzienā. Šis reaktors labi iekļaujas kontekstā ar Vladimira Putina runu Tūkstošgades samitā ANO 2000. gada septembrī. Savā ziņojumā Krievijas prezidents solīja pasaulei jaunu kodolenerģiju: drošu, tīru, neskaitot ieroču izmantošanu. Kopš šīs prezentācijas darbs pie izrāviena projekta īstenošanas un BREST reaktora izveides ir guvis ievērojamus panākumus.
BREST-300 reaktora vispārējs skats
Sākotnēji tika izstrādāts BREST bloks, kas nodrošinātu barošanas bloku ar jaudu 300 MW, bet vēlāk parādījās projekts ar palielinātu jaudu 1200 MW. Tajā pašā laikā izstrādātāji ir koncentrējuši visus spēkus uz mazāk jaudīgo reaktoru BREST-OD-300 (eksperimentāla demonstrācija) saistībā ar liela daudzuma jaunu dizaina risinājumu izstrādi un plāno tos pārbaudīt. par salīdzinoši nelielu un lētu projektu īstenošanā. Turklāt izvēlētā jauda 300 MW (elektriskā) un 700 MW (termiskā) ir minimālā nepieciešamā jauda, lai iegūtu degvielas padeves koeficientu reaktora kodolā, kas vienāds ar vienotību.
Pašlaik projekts "Izrāviens" tiek īstenots Sibīrijas ķīmiskā kombināta (SCC) valsts korporācijas "Rosatom" uzņēmuma vietā slēgtās teritoriālās vienības (ZATO) Severskas teritorijā (Tomskas apgabals). Šis projekts ietver tādu kodoldegvielas cikla slēgšanas tehnoloģiju izstrādi, kuras nākotnē būs pieprasītas kodolenerģijas nozarē. Šī projekta īstenošana praksē paredz izveidot izmēģinājuma demonstrēšanas jaudas kompleksu, kas sastāv no: BREST-OD-300-ātra neitronu reaktora ar svina šķidrā metāla dzesēšanas šķidrumu ar stacionāru kodoldegvielas ciklu un īpašu moduli izgatavošanai / atjaunošanai degvielas šim reaktoram, kā arī moduli izlietotās degvielas pārstrādei. 2020. gadā plānots palaist BREST-OD-300 reaktoru.
Pilotdemonstrēšanas enerģijas kompleksa ģenerālprojektētājs ir Sanktpēterburgas VNIPIET. Reaktoru būvē NIKIET (Maskava). Iepriekš tika ziņots, ka BREST reaktora attīstība tiek lēsta 17,7 miljardu rubļu apmērā, izlietotās kodoldegvielas pārstrādes moduļa būvniecība - 19,6 miljardi rubļu, ražošanas modulis un degvielas atjaunošanas sākuma komplekss - 26,6 miljardi rubļu. Radāmā enerģētikas kompleksa galvenajam uzdevumam vajadzētu būt jauna reaktora ekspluatācijas tehnoloģijas izstrādei, jaunas degvielas ražošanai un izlietotās kodoldegvielas pārstrādes tehnoloģijai. Šī iemesla dēļ lēmums palaist BREST-OD-300 reaktoru enerģijas režīmā elektroenerģijas ražošanai tiks pieņemts tikai pēc visu projekta izpētes darbu pabeigšanas.
Enerģētikas kompleksa BREST-300 būvlaukums atrodas Sibīrijas ķīmiskās kombināta radioķīmiskās rūpnīcas teritorijā. Darbs šajā vietnē sākās 2014. gada augustā. Kā informēja SKhK ģenerāldirektors Sergejs Točilins, šeit jau ir veikta vertikāla izlīdzināšana ar miljonu kubikmetru grunts izrakšanu, kabeļu ieklāšanu, rūpniecisko ūdensvadu ierīkošanu un citu būvdarbu pabeigšanu. Pašlaik darbuzņēmējs "Java-Stroy" un Seversky apakšuzņēmējs "Spetsteplokhimmontazh" turpina ar sagatavošanās periodu saistīto darbu kompleksu. Šodien būvlaukumā strādā 400 cilvēku, palielinoties objekta darba tempam, celtnieku skaits pieaugs līdz 600-700 cilvēkiem. Saskaņā ar Sibīrijas ķīmijas kombināta preses dienestu, valsts ieguldījumi šajā projektā ir aptuveni 100 miljardi rubļu.
Eksperimentāls demonstrācijas enerģijas komplekss mūsu valsts lielākajā slēgtajā administratīvajā kompleksā tiek būvēts pa posmiem. Pirmo, kas būvēs nitrīdu degvielas ražotni, plānots nodot ekspluatācijā 2017.-2018. Turpmāk šajā rūpnīcā saražotā degviela nonāks eksperimentālajā demonstrācijas reaktorā BREST-300, kura būvniecība sāksies 2016. gadā un tiks pabeigta 2020. gadā, tā būs projekta otrā posma pabeigšana. Trešais darba posms paredz būvēt citu ražotni izlietotās kodoldegvielas pārstrādei. Izrāviena projektam vajadzētu pilnībā darboties līdz 2023. gadam. Pateicoties šī vērienīgā projekta īstenošanai, Severskas pilsētā vajadzētu parādīties aptuveni 1,5 tūkstošiem jaunu darba vietu. 6-8 tūkstoši strādnieku tieši piedalīsies BREST-300 instalācijas būvniecībā.
Kā teica reaktora projekta BREST-300 vadītājs Andrejs Nikolajevs, eksperimentālajā demonstrējumu jaudas kompleksā Severskas pilsētā ietilps BREST-OD-300 reaktora iekārta ar stacionāru kodoldegvielas ciklu, kā arī komplekss "nākotnes kodoldegviela". Mēs runājam par nitrīda degvielu ātrajiem reaktoriem. Tiek pieņemts, ka tieši no šāda veida degvielas, sākot ar XXI gadsimta 20. gadiem, darbosies visa kodolenerģijas nozare. Plānots, ka eksperimentālais BREST-300 reaktors kļūs par pasaulē pirmo ātro neitronu reaktoru ar smago šķidro metālu dzesēšanas šķidrumu. Saskaņā ar projektu BREST-300 reaktora izlietotā kodoldegviela tiks pārstrādāta un pēc tam atkārtoti ielādēta reaktorā. Reaktora sākotnējai slodzei kopumā būs nepieciešamas 28 tonnas degvielas. Pašlaik tiek veikta izlietotās kodoldegvielas analīze no Sibīrijas ķīmiskā kombināta krātuvēm - iespējams, ka eksperimentālā BREST reaktora degvielas ražošanā var izmantot noteiktu daudzumu produktu ar plutonija elementu.
BREST-300 reaktoram būs vairākas būtiskas priekšrocības ekspluatācijas drošības ziņā salīdzinājumā ar jebkuru reaktoru, kas darbojas šodien. Šis reaktors varēs izslēgt pats, ja tiks novirzīti kādi parametri. Turklāt ātrā neitronu reaktorā tiek izmantota degviela ar zemāku reaktivitātes robežu, un ātra neitronu paātrināšanās un tai sekojoša eksplozijas iespēja ir vienkārši izslēgta. Svins, atšķirībā no nātrija, ko mūsdienās izmanto kā siltumnesēju, ir pasīvs, un no ķīmiskās aktivitātes viedokļa svins ir drošāks par nātriju. Blīvā nitrīda degviela vieglāk panes temperatūras apstākļus un mehāniskus defektus, tā ir uzticamāka nekā oksīda degviela. Pat visnopietnākie sabotāžas negadījumi ar ārējo barjeru (kuģu vāku, reaktora ēku u.c.) iznīcināšanu nespēs izraisīt radioaktīvo noplūdi, kas prasītu iedzīvotāju evakuāciju un turpmāku zemes atsavināšanu, kā tas notika laikā Černobiļas avārija 1986.
BREST reaktora priekšrocības ietver:
- dabiskā radiācijas drošība visu veidu negadījumu gadījumā ārēju un iekšēju iemeslu dēļ, tostarp sabotāža, kurai nav nepieciešama iedzīvotāju evakuācija;
- ilgstoša (gandrīz neierobežota laika) degvielas padeve dabiskā urāna efektīvas izmantošanas dēļ;
-kodolieroču neizplatīšana uz planētas, likvidējot ieroču kvalitātes plutonija ražošanu ekspluatācijas laikā un ieviešot uz vietas tehnoloģijas sausās degvielas pārstrādei, neatdalot plutoniju un urānu;
- videi draudzīgums enerģijas ražošanā un tai sekojošā atkritumu apglabāšana slēgtā degvielas cikla rezultātā ar ilgstoši sadalījušos produktu transmutāciju, aktinīdu transmutācija un sadedzināšana reaktorā, radioaktīvo atkritumu attīrīšana no aktinīdiem, radioaktīvo atkritumu glabāšana un iznīcināšana, nepārkāpjot dabiskais starojuma līdzsvars;
- ekonomiskā konkurētspēja, kas tiek panākta, pateicoties atomelektrostacijas dabiskajai drošībai un īstenotā degvielas cikla tehnoloģijai, barojot reaktoru tikai ar 238U, noraidot sarežģītas inženiertehniskās drošības sistēmas, augstus svina parametrus, kas nodrošina pārkritisko tvaika turbīnas ķēdes parametri un augsta termodinamiskā cikla efektivitāte, būvniecības izmaksu samazināšana.
Kompleksa BREST projekta attēls. 1 - reaktors, 2 - turbīnu telpa, 3 - SNF pārstrādes modulis, 4 - svaigas degvielas ražošanas modulis.
Mononitrīda degvielas, svina dzesēšanas šķidruma dabisko īpašību, kodola un dzesēšanas kontūru dizaina risinājumu, ātrā reaktora fizisko īpašību kombinācija noved BREST reaktoru uz kvalitatīvi jaunu dabiskās drošības līmeni un ļauj nodrošināt stabilitāti bez iedarbināšanas ārkārtas aizsardzības līdzekļi ļoti smagos negadījumos, kas ir nepārvarami nevienam no esošajiem un plānotajiem reaktoriem pasaulē:
- visu pieejamo regulatīvo iestāžu pašgājējs lielgabals;
- visu reaktora 1. ķēdes sūkņu izslēgšana (iestrēgšana);
- visu reaktora 2. ķēdes sūkņu izslēgšana (iestrēgšana);
- rektora ēkas spiediena samazināšana;
- tvaika ģeneratora cauruļu vai sekundārās ķēdes cauruļvadu plīsums jebkurā sekcijā;
- dažādu negadījumu izraisīšana;
- Neierobežots atdzišanas laiks pie pilnīgas izslēgšanas.
Rosatom īstenotā projekta Izrāviens mērķis ir izveidot jaunu tehnoloģisko platformu Krievijas kodolrūpniecībai ar slēgtu degvielas ciklu un atrisināt izlietotās kodoldegvielas un radioaktīvo atkritumu (RW) problēmu. Šī vērienīgā projekta īstenošanas rezultātam vajadzētu būt konkurētspējīga produkta radīšanai, kas nākamajām 30-50 gadiem nodrošinās Krievijas tehnoloģijām līderpozīcijas pasaules kodolenerģijas nozarē un kopumā globālajā enerģētikas sistēmā.
