Rusia bëri një përparim në fuqinë bërthamore

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-16 16:16

Projekti "Përparimi" - reaktori bërthamor Brest-300 në ndërtim pranë Tomsk, do të hapë një faqe të re në sektorin e energjisë të Tokës. Rusia po krijon Perpetuum Mobile të parë në botë me një kapacitet prej 300 MW - një termocentral bërthamor me një cikël të mbyllur karburanti. Projekti me emrin vetë-shpjegues "Breakthrough" premton energji pa rrezik, pa minierat e uraniumit dhe ia kalon konkurrentëve për dekada…

Dyzet e tre hektarë territor, mure monolitike gri, pajisje që dalin me bollëk në qiell, vinça dhe 600 punëtorë. Tre vjet më vonë, në këtë vend, në një qytet të mbyllur Seversk, 25 kilometra nga Tomsk, do të fillojë të punojë e para në botëPerpetuum Mobile me kapacitet 300 megavat është një termocentral bërthamor me cikël të mbyllur karburanti dhe plumb të shkrirë si ftohës. Ndërmarrja quhet eksperimentale, pasi superteknologjitë për të deri më tani llogariten vetëm në modele matematikore. Sidoqoftë, pasi i kanë kontrolluar ato në një reaktor operativ, shkencëtarët tanë bërthamorë do të marrin një termocentral bërthamor referencë të një gjenerate të re, duke u shkëputur nga konkurrentët nga Toshiba, Areva dhe të tjerët për dekada. Projekti, i cili ka një emër të vetëshpjegueshëm Përparim “, Premton energji pa rrezikdhe, më e rëndësishmja, pa nxjerrjen e uraniumit.

Skeptikët dhe atomi paqësor

Disa fjalë për ata që e konsiderojnë atomin paqësor një relike. Nevoja e njerëzimit për energji dyfishohet çdo 20 vjet. Djegia e naftës dhe qymyrit çon në formimin vjetor të rreth gjysmë miliardë tonëve dioksid squfuri dhe oksidet e azotit, domethënë 70 kilogramë substanca të dëmshme për çdo banor të tokës. Përdorimi i termocentraleve bërthamore e largon këtë problem. Për më tepër, rezervat e naftës janë të kufizuara, dhe intensiteti i energjisë i një ton uranium-235 është afërsisht i barabartë me intensitetin energjetik të dy milionë tonë benzinë.

Kostoja është gjithashtu e rëndësishme. Në një hidrocentral, një kilovat-orë energji elektrike kushton 10-25 kopekë, por potenciali hidroenergjetik në botën e zhvilluar është praktikisht i shteruar. Në stacionet e qymyrit ose karburantit - 22-40 kopecks, por lindin probleme mjedisore. Në termocentralet industriale me erë dhe diellore - 35-150 kopecks, pak e shtrenjtë, dhe kush garanton erë të vazhdueshme dhe mungesë resh. Kostoja kryesore e energjisë atomike është 20-50 kopekë, është e qëndrueshme, krijon shumë më pak probleme mjedisore sesa djegia e naftës dhe qymyrit, potenciali i saj është i pakufishëm.

Më në fund, atomi paqësor rus doli të ishte pothuajse jashtë konkurrencës. Në vitin 2010, kur, pas një ftohjeje 24-vjeçare, shumë vende dëshironin përsëri të ndërtonin termocentrale bërthamore, reaktorët tanë doli të ishin më të lirë dhe jo më keq se prototipet japoneze, franceze dhe amerikane. Për më tepër, ne, ndryshe nga konkurrentët , gjithë këto vite kemi ndërtuar centrale bërthamore - Rosatom kishte diçka për t'i treguar një klienti të mundshëm.

Menaxhmenti i korporatës shtetërore eliminoi me kompetencë handikapin që rezultoi. Si rezultat, Westinghouse Electric falimentoi vitin e kaluar. Toshiba, e cila më parë bleu Westinghouse Electric, është në rrugë e sipër. Edhe gjendja financiare e Arevës nuk është e lakmueshme. Nga ana tjetër, në Atomexpo-2016 erdhën delegacione nga 52 vende. 20 prej këtyre vendeve nuk kanë pasur ende energji bërthamore. Ata tani do të shfaqen për herë të parë në Egjipti, Vietnami, Turqia, Indonezia, Bangladeshi - termocentralet tona bërthamore ruse.

ferr i thellë

Problemi kryesor i energjisë bërthamore sot është karburant … Në tokë ka 6,3 milionë tonë uranium të rikuperueshëm ekonomikisht. Nëse merret parasysh rritja e konsumit, ajo do të zgjasë për rreth 50 vjet. Kostoja është rreth 50 dollarë për kilogram xehe sot, por meqenëse depozita më pak fitimprurëse përfshihen në nxjerrje, ajo do të rritet në 130 dollarë për kilogram e më shumë. Natyrisht, ka rezerva të minuara, dhe jo të vogla, por ato nuk janë përgjithmonë.

Uraniumi është i vështirë për t'u nxjerrë ose shume e veshtire … Në shkëmbin e mineralit të uraniumit ka rreth 0,1-1 për qind, plus ose minus. Xeherori ndodh në një thellësi prej rreth një kilometër. Temperaturat në miniera janë mbi 60 gradë Celsius. Shkëmbi i nxjerrë duhet të tretet në acid, më shpesh në acid sulfurik, në mënyrë që të izolohet minerali i uraniumit nga tretësira. Në disa depozita, acidi sulfurik derdhet menjëherë në tokë, në mënyrë që më vonë të merret së bashku me uraniumin e tretur. Sidoqoftë, ka shkëmbinj uraniumi që nuk treten në acidin sulfurik …

Së fundi, vetëm në uranium të pastruar 0.72 për qind izotopi i kërkuar është uraniumi-235. I njëjti në të cilin punojnë reaktorët bërthamorë. Për të theksuar është një dhimbje koke më vete. Uraniumi shndërrohet në gaz (heksafluorid uraniumi) dhe kalon nëpër kaskada centrifugash që rrotullohen me një shpejtësi prej rreth dy mijë rrotullime në sekondë, ku fraksioni i lehtë ndahet nga ai i rëndë. Deponia - uranium-238, me një përmbajtje të mbetur të uraniumit-235 prej 0.2-0.3 përqind, thjesht u hodh tutje në vitet '50. Por më pas ata filluan ta ruanin atë në formën e fluorit të ngurtë të uraniumit në kontejnerë të veçantë nën qiellin e hapur. Për 60 vjet, toka është grumbulluar rreth dy milion ton fluor uranium-238 … Pse mbahet? Pastaj, ai uranium-238 mund të bëhet lëndë djegëse për reaktorët e shpejtë bërthamorë, me të cilët deri më tani shkencëtarët bërthamorë kanë pasur një marrëdhënie të vështirë.

Në total, 11 reaktorë industrialë të shpejtë neutron u ndërtuan në botë: tre në Gjermani, dy në Francë, dy në Rusi, nga një në Kazakistan, Japoni, Britani të Madhe dhe Shtetet e Bashkuara. Njëri prej tyre, SNR-300 në Gjermani, nuk u lëshua kurrë. Tetë të tjerë janë ndalur. Dy punëtorë u larguan … Ku mendoni ju? Kjo është e drejtë, në NPP Beloyarsk.

Nga njëra anë, reaktorët e shpejtë janë më të sigurt se reaktorët termikë konvencionalë. Nuk ka presion të lartë në to, nuk ekziston rreziku i një reaksioni avull-zirkonium, etj. Nga ana tjetër, intensiteti i fushave të neutroneve dhe temperatura në zonën e punës është më e lartë; çeliku, i cili do të ruante vetitë e tij në të dy parametrat, është më i vështirë dhe më i shtrenjtë për t'u prodhuar. Përveç kësaj, uji nuk mund të përdoret si ftohës në një reaktor të shpejtë. Mbetet: merkur, natrium dhe plumb. Mërkuri eliminohet për shkak të korrozivitetit të lartë. Plumbi duhet të mbahet në gjendje të shkrirë - temperatura e shkrirjes është 327 gradë. Pika e shkrirjes së natriumit është 98 gradë, kështu që të gjithë reaktorët e shpejtë deri më tani janë bërë me një ftohës natriumi. Por natriumi reagon shumë dhunshëm me ujin. Nëse qarku ishte dëmtuar … Siç ndodhi në reaktorin japonez "Monju" në 1995. Në përgjithësi, ato të shpejta doli të ishin shumë të vështira.

Mos u shqetësoni se nuk do të ngrijë

"Mos u shqetësoni, plumbi në reaktorin tonë Brest-300 jo vetëm që nuk do të ngurtësohet kurrë, por nuk do të ftohet kurrë nën 350 gradë," thotë kreu i projektit BREST-OD-300 për Lente.ru. Andrey Nikolaev … - Skemat dhe sistemet e veçanta janë përgjegjëse për këtë. Ky është një projekt krejtësisht i ri që nuk ka asnjë lidhje me reaktorët plumb-bismut që ishin në nëndetëse. Gjithçka këtu u zhvillua duke marrë parasysh zhvillimet, teknologjitë dhe arritjet më të fundit. do të jetë reaktori i parë në botë i shpejtë i ftohur me plumb … Jo më kot quhet "Përparim". Para jush është një ndërmarrje e së ardhmes - një termocentral bërthamor i gjeneratës së katërt me mbyllur cikli i karburantit.

Nuk më lejuan të ngjitesha në kantierin e ndërtimit - ky është një informacion i klasifikuar. Ata nuk u lejuan as të bënin foto, kështu që fotografitë nuk janë të miat. Ato janë bërë nga një person i cili është shpjeguar paraprakisht se nga cilat kënde është e mundur të kapësh një objekt dhe nga cilat kënde është e pamundur. Por Andrey Nikolaev shpjegoi në detaje pse dhe në çfarë rendi po ndërtohen tre termocentralet Proryv dhe si një termocentral bërthamor mund të funksionojë pa uranium.

Ndërmarrja do të përbëhet nga tre fabrika: impianti i prodhimit të karburantit, vetë reaktori dhe impianti i ripërpunimit të karburantit. Fabrika e prodhimit të karburantit do të prodhojë një përbërje krejtësisht të re të elementeve të karburantit, që nuk kishte asnjë analog në botë. Ky është një lëndë djegëse e përzier nitride uranium-plutonium - MNUP. Materiali i zbërthyeshëm në reaktorin e ri do të jetë plutonium … Dhe uraniumi-238, vetë jo i zbërthyeshëm, do të rrezatohet me neutrone termike dhe do të kthehet në plutonium-239. Kjo do të thotë, reaktori Brest-300 do të prodhojë nxehtësi, energji elektrike dhe përveç kësaj , përgatitni karburant për veten tuaj.

Dy zogj me një gur

Në botë sot janë duke punuar 449 reaktorë bërthamorë industrialë paqësorë dhe 60 të tjerë janë në ndërtim e sipër. Gjatë funksionimit të këtyre reaktorëve, në të kaluarën dhe të ardhmen, lind një problem i planifikuar - montimet e karburantit të shpenzuar. Fillimisht futen në banja të veçanta, ku “ftohen” për disa vite. Më pas, elementët e karburantit të "ftohur" ruhen në ambiente magazinimi "të thata", ku grumbullohen në sasi të mëdha. Kapaciteti për të përpunuar grumbullimet e mbetjeve është disa herë më i vogël se sa është e nevojshme. Pse? Sepse është shumë e vështirë dhe e shtrenjtë.

Projekti Breakthrough do të ndërtojë fabrikën e tij të përpunimit të karburantit. Siç mund ta merrni me mend, Kjo fabrikë jo vetëm që do të shkatërrojë karburantin e djegur, por do të japë lëndë të parë për montime të reja … Shufrat e vjetra të karburantit do të treten në acid, ndoshta sulfurik, më pas në fabrikë, duke përdorur teknologji komplekse kimike, tretësira do të ndahet element për element. E panevojshme kushtëzohet dhe groposet, e nevojshme përdoret. Përveç lëndëve të para për karburantin e ri, ndërmarrja do të nxjerrë nga montimet e vjetra izotopet më të rrallë të elementëve të rëndë që kërkohen në mjekësi, shkencë dhe industri.

Nga rruga, fuqia e reaktorit prej 300 megavat nuk u zgjodh rastësisht. Me këtë fuqi, ai do të prodhojë aq plutonium sa konsumon. I njëjti reaktor me një fuqi më të lartë do të prodhojë më shumë karburant sesa do të konsumojë. Pra, pasi të jetë ngarkuar, reaktori Brest do të funksionojë si një Perpetuum Mobile i zakonshëm. Do të kërkohet vetëm një furnizim i vogël me uranium të varfëruar. Epo, dhe uraniumi-238, siç e kam përmendur tashmë, është akumuluar nga industria bërthamore në një sasi të tillë që do të zgjasë përgjithmonë.

Tigan i madh

- Që të imagjinoni një reaktor, - vazhdon Andrei Nikolaev. - Kjo është një tigan 17 metra i lartë dhe 26 metra në diametër. Asambletë e karburantit do të ulen në të. Një shkëmbyes nxehtësie - plumbi i shkrirë do të qarkullojë nëpër të. Të gjitha pajisjet nga dhe vetëm prodhimi rus. Do të jetë një reaktor plotësisht i sigurt me një diferencë reaktiviteti më pak se uniteti. Kjo do të thotë, në përputhje me ligjet e fizikës, ai thjesht nuk ka reaktivitet të mjaftueshëm për t'u përshpejtuar. Aksidentet në shkallë të gjerë në të nuk janë të mundshme. Evakuimi i popullatës nuk do të kërkohet kurrë. Çdo dështim, nëse ndodh, nuk do të shkojë përtej kufijve të ndërtesës së ndërmarrjes. Edhe emetimet në atmosferë si rezultat i një aksidenti hipotetik nuk do të ndodhin.

Pastrimi automatik i ftohësit do të futet në reaktorin Brest-300. Ftohësi i reaktorit të ri, domethënë plumbi, nuk do të duhet kurrë të zëvendësohet. Kjo eliminon një tjetër humbje problematike të energjisë bërthamore tradicionale - LRW.

Problemet zgjidhen gjatë rrugës

Autorët e projektit Brest-300 janë NIKIET me emrin Dollezhal. Paratë janë ndarë në kohë, ndërtimi po ecën me ritmet e planifikuara, fabrika e fabrikimit të karburanteve do të jetë e para që do të nisë funksionimin. Nisja e reaktorit është planifikuar për në vitin 2024 … Më pas do të përfundojë moduli i ripërpunimit të karburantit. Paralelisht me ndërtimin, puna për R&D vazhdon. Si rezultat i këtyre punimeve, në ndërtim bëhen periodikisht ndryshime, kështu që nuk emërtohet pika përfundimtare kohore.

Projekti i Brestit ka kritikues në qarqet akademike. Kjo është e kuptueshme, projekti fitoi konkursin, në të cilin morën pjesë disa institute të tjera eminente. Kritikët thonë se teknologjitë e përdorura në Brest janë të papërfunduara. Në veçanti, ata vënë në dyshim përdorimin e shkrirjes së plumbit si bartës i nxehtësisë, e kështu me radhë e kështu me radhë. Ne nuk do të hyjmë në detaje, ato janë shumë komplekse dhe të paqarta. Nga ana tjetër, pse nuk duhet t'u besojmë shkencëtarëve tanë atomik? Të gjitha projektet që bëri BRSS, dhe pas saj Rusia në industrinë bërthamore, ishin një hap përpara homologëve të tyre perëndimorë dhe lindorë. Pra, çfarë arsye duhet të besojmë se gjërat do të shkojnë ndryshe këtë herë? Më duket se thjesht duhet të jesh i lumtur për Rosatom dhe TVEL dhe në të njëjtën kohë për veten, sepse kjo është tonë korporata.