Venäjä teki läpimurron ydinvoimassa

2024 Kirjoittaja: Seth Attwood | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-16 16:04

"Läpimurto" -projekti - Tomskin lähellä rakenteilla oleva Brest-300 -ydinreaktori avaa uuden sivun maapallon energiasektorilla. Venäjä rakentaa maailman ensimmäistä 300 MW:n Perpetuum Mobilea - ydinvoimalaa, jossa on suljettu polttoainekierto. Hanke, jolla on itsestään selvä nimi "Breakthrough", lupaa energiaa ilman vaaraa, ilman uraanin louhintaa ja ohittaa kilpailijat vuosikymmeniä …

Neljäkymmentäkolme hehtaaria aluetta, harmaat monoliittiset seinät, runsaasti taivaalle ulottuvat kalusteet, nosturit ja 600 työntekijää. Kolme vuotta myöhemmin tässä paikassa suljetussa kaupungissa Seversk, 25 kilometrin päässä Tomsk, alkaa toimia ensimmäinen maailmassaPerpetuum Mobile, jonka teho on 300 megawattia, on ydinvoimalaitos, jossa on suljettu polttoainekierto ja jäähdytysaineena sula lyijy. Yritystä kutsutaan kokeelliseksi, koska sen superteknologiat on toistaiseksi laskettu vain matemaattisilla malleilla. Kuitenkin tarkastettuaan ne toimivassa reaktorissa ydintutkijamme saavat uuden sukupolven referenssiydinvoimalaitoksen, irtautumalla Toshiban, Arevan ja muiden kilpailijoista vuosikymmeniä. Projekti, jolla on itsestään selvä nimi " Läpimurto", Lupaa energiaa ilman vaaraaja kaikkein tärkeimpänä, ilman uraanin louhintaa.

Skeptikot ja rauhallinen atomi

Muutama sana niille, jotka pitävät rauhanomaista atomia jäännenä. Ihmiskunnan energiantarve kaksinkertaistuu 20 vuoden välein. Öljyn ja hiilen polttaminen johtaa vuosittain noin puolen miljardin tonnin rikkidioksidi- ja typenoksidien muodostumiseen, eli 70 kiloa haitallisia aineita jokaista maan asukasta kohden. Ydinvoimaloiden käyttö poistaa tämän ongelman. Lisäksi öljyvarat ovat rajalliset, ja yhden tonnin uraani-235 energiaintensiteetti on suunnilleen yhtä suuri kuin kahden miljoonan tonnin bensiinin energiaintensiteetti.

Myös kustannukset ovat tärkeitä. Vesivoimalaitoksella kilowattitunti sähköä maksaa 10-25 kopekkaa, mutta vesivoimapotentiaali kehittyneessä maailmassa on käytännössä lopussa. Hiili- tai polttoöljyasemilla - 22-40 kopekkaa, mutta ympäristöongelmia syntyy. Teollisissa tuuli- ja aurinkovoimaloissa - 35-150 kopekkaa, vähän kallis, ja kuka takaa jatkuvan tuulen ja pilvien puuttumisen. Atomienergian omakustannus on 20-50 kopekkaa, se on vakaa, aiheuttaa paljon vähemmän ympäristöongelmia kuin öljyn ja hiilen polttaminen, sen potentiaali on rajaton.

Lopulta Venäjän rauhanomainen atomi osoittautui melkein kilpailun ulkopuolelle. Vuonna 2010, kun monet maat halusivat jälleen rakentaa ydinvoimaloita 24 vuoden pakkasen jälkeen, reaktorimme osoittautuivat halvemmiksi eivätkä huonommiksi kuin japanilaiset, ranskalaiset ja amerikkalaiset prototyypit. Lisäksi me, toisin kuin kilpailijat , olemme kaikki nämä vuodet rakentaneet ydinvoimaloita - Rosatomilla oli näytettävää potentiaaliselle asiakkaalle.

Valtioyhtiön johto ratkaisi asiantuntevasti aiheutuneen haitan. Tämän seurauksena Westinghouse Electric meni konkurssiin viime vuonna. Aiemmin Westinghouse Electricin ostanut Toshiba on matkalla. Arevan taloudellinen tilanne ei myöskään ole kadehdittava. Toisaalta Atomexpo-2016:lle saapui delegaatioita 52 maasta. Näistä maista 20:llä ei ole vielä ollut ydinvoimaa. Ne näkyvät nyt ensimmäistä kertaa Egypti, Vietnam, Turkki, Indonesia, Bangladesh - Venäjän ydinvoimalaitoksemme.

Syvä helvetti

Ydinenergian suurin ongelma nykyään on polttoainetta … Maapallolla on 6,3 miljoonaa tonnia taloudellisesti hyödynnettävää uraania. Jos kulutuksen kasvu otetaan huomioon, se kestää noin 50 vuotta. Kustannukset ovat nykyään noin 50 dollaria malmikiloa kohti, mutta koska louhintaan liittyy vähemmän kannattavia esiintymiä, se nousee 130 dollariin kilolta ja enemmän. Tietenkin on louhittuja varantoja, ei pieniä, mutta ne eivät ole ikuisia.

Uraania on vaikea louhia tai tosi kovasti … Uraanimalmin kivessä on noin 0,1-1 prosenttia, plus tai miinus. Malmia esiintyy noin kilometrin syvyydessä. Kaivoksissa lämpötila on yli 60 celsiusastetta. Uutettu kivi on liuotettava happoon, useammin rikkihappoon, jotta uraanimalmi voidaan eristää liuoksesta. Joissakin esiintymissä rikkihappoa pumpataan välittömästi maahan, jotta se voidaan myöhemmin ottaa mukana liuenneen uraanin mukana. On kuitenkin olemassa uraanikiviä, jotka eivät liukene rikkihappoon …

Lopuksi vain puhdistetussa uraanissa 0,72 prosenttia vaadittu isotooppi on uraani-235. Sama, jolla ydinreaktorit toimivat. Sen korostaminen on erillinen päänsärky. Uraani muunnetaan kaasuksi (uraaniheksafluoridi) ja johdetaan noin kahden tuhannen kierroksen sekunnissa pyörivien sentrifugien sarjan läpi, jossa kevyt fraktio erotetaan raskaasta. Kaatopaikka uraani-238, jonka uraani-235-jäännöspitoisuus oli 0,2-0,3 prosenttia, heitettiin yksinkertaisesti pois 50-luvulla. Mutta sitten he alkoivat varastoida sitä kiinteän uraanifluoridin muodossa erityisissä säiliöissä avoimen taivaan alla. 60 vuoden ajan maapallolle on kertynyt noin kaksi miljoonaa tonnia uraani-238-fluoridia … Miksi sitä säilytetään? Sitten siitä uraani-238:sta voi tulla polttoaine nopeille ydinreaktoreille, joiden kanssa ydintutkijoilla on tähän asti ollut vaikea suhde.

Maailmaan rakennettiin kaikkiaan 11 teollista nopean neutronireaktorin reaktoria: kolme Saksaan, kaksi Ranskaan, kaksi Venäjälle, yksi Kazakstanissa, Japanissa, Isossa-Britanniassa ja Yhdysvalloissa. Yhtä niistä, Saksan SNR-300:aa, ei koskaan käynnistetty. Kahdeksan muuta on pysäytetty. Kaksi työntekijää lähti … Missä luulet? Aivan oikein, päällä Belojarskin ydinvoimala.

Toisaalta nopeat reaktorit ovat turvallisempia kuin perinteiset lämpöreaktorit. Niissä ei ole korkeaa painetta, ei ole vaaraa höyry-zirkoniumreaktiosta ja niin edelleen. Toisaalta neutronikenttien intensiteetti ja lämpötila työalueella on korkeampi, teräs, joka säilyttäisi ominaisuutensa molemmilla parametreilla, on vaikeampaa ja kalliimpaa valmistaa. Lisäksi vettä ei voida käyttää jäähdytysaineena nopeassa reaktorissa. Jäännös: elohopea, natrium ja lyijy. Elohopea eliminoituu sen korkean syövyttävyyden vuoksi. Lyijy on säilytettävä sulassa tilassa - sulamislämpötila on 327 astetta. Natriumin sulamispiste on 98 astetta, joten kaikki nopeat reaktorit on toistaiseksi valmistettu natriumjäähdytysnesteellä. Mutta natrium reagoi liian kiivaasti veden kanssa. Jos piiri vaurioitui… Kuten se tapahtui japanilaisessa Monju-reaktorissa vuonna 1995. Yleisesti ottaen nopeat osoittautuivat liian vaikeiksi.

Älä huoli, ei jääty

"Älä huoli, Brest-300-reaktorissamme lyijy ei vain koskaan jähmety, mutta se ei koskaan jäähdy alle 350 asteen", BREST-OD-300-projektin johtaja kertoo Lente.ru:lle. Andrei Nikolaev … - Tästä vastaavat erityisjärjestelmät ja -järjestelmät. Tämä on täysin uusi projekti, jolla ei ole mitään tekemistä sukellusveneissä olevien lyijy-vismuttireaktorien kanssa. Kaikki täällä on kehitetty ottaen huomioon viimeisin kehitys, teknologiat ja saavutukset. Se tulee olemaan maailman ensimmäinen lyijyjäähdytteinen nopea reaktori … Sitä ei turhaan kutsuta "läpimurtoksi". Ennen sinua on tulevaisuuden yritys - neljännen sukupolven ydinvoimala suljettu polttoainekierto.

Minua ei annettu kiivetä rakennustyömaalle - tämä on salainen tieto. He eivät myöskään saaneet ottaa kuvia, joten kuvat eivät ole minun. Ne on tehnyt henkilö, jolle selitettiin etukäteen, mistä kulmista esine on mahdollista kaapata ja mistä kulmista se on mahdotonta. Mutta Andrei Nikolaev selitti yksityiskohtaisesti, miksi ja missä järjestyksessä kolme Proryv-laitosta rakennetaan ja kuinka ydinvoimala voi toimia ilman uraania.

Yritys koostuu kolme tehdasta: polttoaineen tuotantolaitos, itse reaktori ja polttoaineen jälleenkäsittelylaitos. Polttoaineen tuotantolaitos valmistaa täysin uuden koostumuksen polttoaine-elementtejä, joille ei ollut analogia maailmassa. Tämä on uraani-plutonium-sekoitettu nitridipolttoaine - MNUP. Uuden reaktorin halkeamiskelpoinen materiaali tulee olemaan plutonium … Ja uraani-238, joka ei itsessään ole halkeavaa, säteilytetään lämpöneutroneilla ja muuttuu plutonium-239:ksi. Eli Brest-300 reaktori tuottaa lämpöä, sähköä ja sitä paitsi , valmista polttoainetta itsellesi.

Kaksi kärpästä yhdellä iskulla

Nykymaailmassa työskentelevät 449 Rauhanomaisia teollisia ydinreaktoreita ja 60 muuta on rakenteilla. Näiden reaktorien toiminnan aikana, menneisyydessä ja tulevaisuudessa, syntyy suunniteltu ongelma - käytetyt polttoaineniput. Ensin ne laitetaan erityisiin kylpyihin, joissa ne "jäähtyvät" useiden vuosien ajan. Sitten "jäähdytetyt" polttoaine-elementit varastoidaan "kuiviin" varastotiloihin, joissa niitä kerääntyy suuria määriä. Jätekokoonpanojen käsittelykapasiteetti on useita kertoja tarpeellista pienempi. Miksi? Koska se on erittäin vaikeaa ja kallista.

Breakthrough-projekti rakentaa oman polttoaineen käsittelylaitoksen. Kuten arvata saattaa, Tämä laitos ei ainoastaan tuhoa palanutta polttoainetta, vaan antaa raaka-aineita uusille kokoonpanoille … Vanhat polttoainesauvat liuotetaan happoon, mahdollisesti rikkipitoiseen, sitten laitoksella monimutkaisia kemiallisia teknologioita käyttäen liuos erotetaan elementti kerrallaan. Tarpeeton ehdoitetaan ja haudataan, tarpeellista käytetään. Uuden polttoaineen raaka-aineiden lisäksi yritys poimii vanhoista kokoonpanoista harvinaisimpia raskaiden alkuaineiden isotooppeja, joilla on kysyntää lääketieteessä, tieteessä ja teollisuudessa.

Muuten, 300 megawatin reaktorin tehoa ei valittu sattumalta. Tällä teholla se tuottaa yhtä paljon plutoniumia kuin kuluttaa. Sama reaktori, jolla on suurempi teho, tuottaa enemmän polttoainetta kuin kuluttaa. Joten kun Brestin reaktori on ladattu, se toimii kuin tavallinen Perpetuum Mobile. Tarvitaan vain pieni määrä köyhdytettyä uraania. No, ja uraani-238, kuten jo mainitsin, ydinteollisuus kerää sellaisen määrän joka kestää ikuisesti.

Iso kattila

- Jotta voit kuvitella reaktorin, - Andrei Nikolaev jatkaa. - Tämä pannu on 17 metriä korkea ja 26 metriä halkaisijaltaan. Polttoaineniput lasketaan siihen. Lämmönvaihdin - sula lyijy kiertää sen läpi. Kaikki laitteet Venäjän tuotannosta ja vain venäläiseen tuotantoon. Se on täysin turvallinen reaktori, jonka reaktiivisuusmarginaali on pienempi kuin yksikkö. Eli fysiikan lakien mukaisesti sillä ei yksinkertaisesti ole tarpeeksi reaktiivisuutta kiihtymään. Laajamittaiset onnettomuudet sillä eivät ole mahdollisia. Väestön evakuointia ei koskaan vaadita. Jos epäonnistuminen tapahtuu, se ei ylitä yritysrakennuksen rajoja. Edes hypoteettisen onnettomuuden seurauksena ilmaan joutuvia päästöjä ei tapahdu.

Brest-300-reaktorissa otetaan käyttöön automaattinen jäähdytysnesteen puhdistus. Uuden reaktorin jäähdytysnestettä eli lyijyä ei tarvitse koskaan vaihtaa. Tämä eliminoi toisen ongelmallisen perinteisen ydinvoiman tuhlauksen - LRW:n.

Ongelmat ratkeavat matkan varrella

Brest-300-projektin kirjoittajat ovat Dollezhalin mukaan nimetty NIKIET. Rahat kohdennetaan ajallaan, rakentaminen etenee suunnitellulla tahdilla, polttoaineen valmistuslaitos aloittaa toimintansa ensimmäisenä. Reaktorin on määrä käynnistyä vuonna 2024 … Sitten polttoaineen uudelleenkäsittelymoduuli valmistuu. Rakentamisen rinnalla tutkimus- ja kehitystyö jatkuu. Näiden töiden seurauksena rakenteeseen tehdään ajoittain muutoksia, joten lopullista lopullista ajankohtaa ei nimetä.

Brest-projektilla on vastustajia akateemisissa piireissä. Tämä on ymmärrettävää, projekti voitti kilpailun, johon osallistui useita merkittäviä instituutteja. Kriitikot sanovat, että Brestissä käytetyt tekniikat ovat keskeneräisiä. Erityisesti he kyseenalaistavat lyijysulan käytön lämmönsiirtoaineena ja niin edelleen ja niin edelleen. Emme mene yksityiskohtiin, ne ovat liian monimutkaisia ja moniselitteisiä. Toisaalta, miksi emme voisi luottaa atomitutkijoihimme? Kaikki hankkeet, joita Neuvostoliitto ja sen jälkeen Venäjä teki ydinteollisuudessa, olivat askeleen edellä länsimaisia ja itäisiä kollegojaan. Joten mitä syytä meillä on uskoa, että asiat menevät tällä kertaa toisin? Minusta tuntuu, että sinun pitäisi vain olla iloinen Rosatomista ja TVEL:stä ja samalla itsestäsi, koska tämä on sitä meidän yhtiö.