Venemaa tegi tuumaenergia vallas läbimurde

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 16:03

Projekt "Läbimurre" - Tomski lähedal ehitatav Brest-300 tuumareaktor avab Maa energiasektoris uue lehekülje. Venemaa loob maailma esimest 300 MW võimsusega Perpetuum Mobile’i – suletud kütusetsükliga tuumaelektrijaama. Iseenesestmõistetava nimega "Läbimurre" projekt lubab energiat ilma ohtudeta, uraani kaevandamiseta ja edestab konkurente aastakümneid …

Nelikümmend kolm hektarit territooriumi, hallid monoliitsed seinad, ohtralt taevasse paistvad furnituurid, kraanad ja 600 töölist. Kolm aastat hiljem selles kohas, suletud linnas Seversk, 25 kilomeetri kaugusel Tomsk, hakkab tööle esimene maailmas300 megavatise võimsusega Perpetuum Mobile on suletud kütusetsükliga tuumajaam, mille jahutusvedelikuna on sula plii. Ettevõtet nimetatakse eksperimentaalseks, kuna selle jaoks mõeldud supertehnoloogiad on seni arvutatud ainult matemaatiliste mudelite alusel. Kuid pärast nende kontrollimist töötavas reaktoris saavad meie tuumateadlased uue põlvkonna etalontuumajaama, aastakümneteks eraldudes konkurentidest Toshibast, Arevast ja teistest. Projekt, millel on iseenesestmõistetav nimi " Läbimurre", lubab energiat ilma ohutaja mis kõige tähtsam, ilma uraani kaevandamiseta.

Skeptikud ja rahumeelne aatom

Mõni sõna neile, kes peavad rahumeelset aatomit reliikviaks. Inimkonna energiavajadus kahekordistub iga 20 aasta järel. Nafta ja kivisöe põletamine põhjustab aastas umbes pool miljardit tonni vääveldioksiidi ja lämmastikoksiide, see tähendab 70 kilogrammi kahjulikke aineid iga maa elaniku kohta. Tuumaelektrijaamade kasutamine kõrvaldab selle probleemi. Pealegi on naftavarud piiratud ja ühe tonni uraan-235 energiaintensiivsus on ligikaudu võrdne kahe miljoni tonni bensiini energiaintensiivsusega.

Kulud on samuti olulised. Hüdroelektrijaamas maksab kilovatt-tund elektrit 10-25 kopikat, kuid hüdroenergia potentsiaal arenenud maailmas on praktiliselt ammendatud. Söe- või kütteõlijaamades - 22-40 kopikat, kuid tekivad keskkonnaprobleemid. Tööstuslikes tuule- ja päikeseelektrijaamades - 35-150 kopikat, veidi kallis ja kes tagab pideva tuule ja pilvede puudumise. Aatomienergia omahind on 20-50 kopikat, see on stabiilne, tekitab palju vähem keskkonnaprobleeme kui nafta ja kivisöe põletamine, selle potentsiaal on piiritu.

Lõpuks osutus Vene rahumeelne aatom peaaegu konkurentsist väljas. 2010. aastal, kui pärast 24-aastast külmavärinat soovisid paljud riigid taas tuumajaamu ehitada, osutusid meie reaktorid odavamaks ja mitte halvemaks kui Jaapani, Prantsuse ja Ameerika prototüübid. Pealegi meie, erinevalt konkurentidest , oleme kõik need aastad tuumaelektrijaamu ehitanud - Rosatomil oli potentsiaalsele kliendile midagi näidata.

Riigikorporatsiooni juhtkond kõrvaldas sellest tuleneva puudega asjatundlikult. Seetõttu läks Westinghouse Electric eelmisel aastal pankrotti. Varem Westinghouse Electricu välja ostnud Toshiba on teel. Ka Areva rahaline seis pole kadestamisväärne. Seevastu Atomexpo-2016-le saabus delegatsioone 52 riigist. 20 neist riikidest ei ole veel tuumaenergiat kasutanud. Need ilmuvad nüüd esmakordselt Egiptus, Vietnam, Türgi, Indoneesia, Bangladesh – meie Venemaa tuumajaamad.

Sügav põrgu

Tänapäeva tuumaenergia põhiprobleem on kütust … Maal on 6,3 miljonit tonni majanduslikult taaskasutatavat uraani. Kui võtta arvesse tarbimise kasvu, kestab see umbes 50 aastat. Hind on täna umbes 50 dollarit maagi kilogrammi kohta, kuid kuna kaevandamisega on seotud vähem tulusad maardlad, tõuseb see 130 dollarini kilogrammi kohta ja rohkemgi. Muidugi on kaevandatud varusid ja mitte väikseid, kuid need pole igavesti.

Uraani on raske kaevandada või väga raske … Uraanimaagi kivimis on umbes 0,1-1 protsenti, pluss või miinus. Maaki leidub umbes kilomeetri sügavusel. Kaevandustes on temperatuur üle 60 kraadi Celsiuse järgi. Ekstraheeritud kivim tuleb lahustada happes, sagedamini väävelhappes, et isoleerida lahusest uraanimaak. Mõnes maardlas pumbatakse väävelhape kohe maasse, et hiljem saaks seda koos lahustunud uraaniga kaasa võtta. Siiski on uraanikivimeid, mis väävelhappes ei lahustu …

Lõpuks ainult puhastatud uraanis 0,72 protsenti vajalik isotoop on uraan-235. Seesama, millel töötavad tuumareaktorid. Selle esiletõstmine on omaette peavalu. Uraan muudetakse gaasiks (uraanheksafluoriidiks) ja lastakse läbi tsentrifuugikaskaadide, mis pöörlevad kiirusega umbes kaks tuhat pööret sekundis, kus kerge fraktsioon eraldatakse raskest. Prügipaik – uraan-238, mille uraan-235 jääksisaldus oli 0,2–0,3 protsenti, visati 50ndatel lihtsalt minema. Kuid siis hakati seda lageda taeva all spetsiaalsetes konteinerites ladestama tahke uraanfluoriidi kujul. 60 aasta jooksul on Maale kogunenud umbes kaks miljonit tonni uraan-238 fluoriidi … Miks seda hoitakse? Seejärel võib sellest uraan-238-st saada kiirete tuumareaktorite kütus, millega tuumateadlastel on siiani olnud raske suhe.

Kokku ehitati maailmas 11 tööstuslikku kiirneutronreaktorit: kolm Saksamaal, kaks Prantsusmaal, kaks Venemaal, üks Kasahstanis, Jaapanis, Suurbritannias ja USA-s. Ühte neist, SNR-300 Saksamaal, ei lastud kunagi välja. Veel kaheksa on peatatud. Kaks töölist lahkusid … Kus sa arvad? Täpselt nii, edasi Belojarski tuumaelektrijaam.

Ühest küljest on kiired reaktorid ohutumad kui tavalised termoreaktorid. Kõrget rõhku neis ei ole, auru-tsirkooniumi reaktsiooni ohtu jne. Seevastu neutronväljade intensiivsus ja temperatuur tööpiirkonnas on kõrgem, terast, mis säilitaks oma omadused mõlema parameetri juures, on keerulisem ja kallim valmistada. Lisaks ei saa kiirreaktoris vett kasutada jahutusvedelikuna. Jäägid: elavhõbe, naatrium ja plii. Elavhõbe elimineeritakse selle kõrge söövitusvõime tõttu. Pliid tuleb hoida sulas olekus - sulamistemperatuur on 327 kraadi. Naatriumi sulamistemperatuur on 98 kraadi, seega on seni kõik kiirreaktorid valmistatud naatriumjahutusvedelikuga. Kuid naatrium reageerib liiga ägedalt veega. Kui vooluahel oleks kahjustatud … Nagu juhtus Jaapani reaktoris "Monju" 1995. aastal. Üldiselt osutusid kiired liiga raskeks.

Ärge muretsege, see ei külmu

"Ärge muretsege, meie Brest-300 reaktori plii mitte ainult ei tahku, vaid see ei jahtu kunagi alla 350 kraadi," ütleb projekti BREST-OD-300 juht Lente.ru-le. Andrei Nikolajev … - Selle eest vastutavad eriskeemid ja -süsteemid. See on täiesti uus projekt, millel pole midagi pistmist allveelaevadel olnud plii-vismuti reaktoritega. Kõik siin töötati välja, võttes arvesse uusimaid arenguid, tehnoloogiaid ja saavutusi. Saab olema maailma esimene pliiga jahutatav kiirreaktor … Pole asjata, et seda nimetatakse "Läbimurdeks". Teie ees on tulevikuettevõte - neljanda põlvkonna tuumaelektrijaam suletud kütusetsükkel.

Ma ei tohtinud ehitusplatsile ronida – see on salastatud teave. Pildistada ka ei tohtinud, nii et pildid pole minu omad. Neid valmistas inimene, kellele selgitati eelnevalt, milliste nurkade alt on võimalik objekti jäädvustada ja milliste nurkade alt võimatu. Andrei Nikolajev selgitas aga üksikasjalikult, miks ja mis järjekorras kolme Prorõvi jaama ehitatakse ning kuidas tuumajaam võib töötada ilma uraanita.

Ettevõte koosneb kolm tehast: kütuse tootmistehas, reaktor ise ja kütuse ümbertöötlemistehas. Kütusetootmistehases hakatakse valmistama täiesti uue koostisega kütuseelemente, millele maailmas analoogi polnud. See on uraani-plutooniumi segakütus - MNUP. Lõhustuv materjal uues reaktoris on plutoonium … Ja uraan-238, mis ise ei lõhustu, kiiritatakse termiliste neutronitega ja muutub plutoonium-239-ks. See tähendab, et Brest-300 reaktor toodab soojust, elektrit ja pealegi , valmistage endale kütust.

Kaks kärbest ühe hoobiga

Tänapäeva maailmas töötavad 449 ehitatakse rahumeelset tööstuslikku tuumareaktorit ja veel 60. Nende reaktorite töötamise ajal, nii minevikus kui tulevikus, tekib planeeritud probleem - kasutatud tuumkütuse komplektid. Esiteks pannakse need spetsiaalsetesse vannidesse, kus nad "jahtuvad" mitu aastat. Seejärel hoitakse "jahutatud" kütuseelemendid "kuivades" laoruumides, kus neid kogutakse suurtes kogustes. Jäätmesõlmede töötlemise võimsus on mitu korda väiksem kui vaja. Miks? Sest see on väga raske ja kallis.

Projekti Breakthrough raames ehitatakse oma kütusetöötlemise tehas. Nagu arvata võis, See tehas mitte ainult ei hävita läbipõlenud kütust, vaid annab välja toorainet uute sõlmede jaoks … Vanad kütusevardad lahustatakse happes, võimalusel väävlis, seejärel eraldatakse tehases keerulisi keemilisi tehnoloogiaid kasutades lahus element elemendi haaval. Mittevajalik tingitakse ja maetakse, vajalik kasutatakse ära. Lisaks uue kütuse toorainele eraldab ettevõte vanadest sõlmedest raskete elementide haruldasemaid isotoope, mis on nõutud meditsiinis, teaduses ja tööstuses.

Muide, reaktori 300-megavatine võimsus pole valitud juhuslikult. Selle võimsusega toodab see nii palju plutooniumi, kui kulub. Sama suurema võimsusega reaktor toodab rohkem kütust kui tarbib. Nii et pärast laadimist töötab Bresti reaktor nagu tavaline Perpetuum Mobile. Vaja on vaid väikest varu vaesestatud uraani. Noh, ja uraan-238, nagu ma juba mainisin, kogub tuumatööstus sellises koguses mis kestab igavesti.

Suur kastrul

- Et saaksite reaktorit ette kujutada, - jätkab Andrei Nikolajev. - See on 17 meetri kõrgune ja 26 meetrise läbimõõduga pann. Kütusesõlmed lastakse sellesse alla. Soojusvaheti – sula plii hakkab selle kaudu ringlema. Kõik seadmed pärit ja ainult Venemaa toodangust. See on täiesti ohutu reaktor, mille reaktsioonivõime on väiksem kui ühik. See tähendab, et vastavalt füüsikaseadustele pole sellel lihtsalt kiirendamiseks piisavalt reaktsioonivõimet. Suuremahulised õnnetused sellel pole võimalikud. Elanikkonna evakueerimist ei nõuta kunagi. Igasugune rike, kui see juhtub, ei välju ettevõtte hoone piiridest. Isegi hüpoteetilise õnnetuse tagajärjel atmosfääri eralduvaid heitmeid ei teki.

Brest-300 reaktoris võetakse kasutusele jahutusvedeliku automaatne puhastamine. Uue reaktori jahutusvedelikku ehk pliid ei pea kunagi välja vahetama. See välistab veel ühe traditsioonilise tuumaenergia probleemse raiskamise – LRW.

Probleemid lahendatakse teel

Projekti Brest-300 autorid on Dollezhali järgi nimetatud NIKIET. Raha eraldatakse õigel ajal, ehitus kulgeb kavandatud tempos, esimesena alustab tööd kütuse valmistamise tehas. Reaktori käivitamine on kavandatud 2024. aastaks … Seejärel valmib kütuse ümbertöötlemise moodul. Paralleelselt ehitusega jätkub teadus- ja arendustöö. Nende tööde tulemusena tehakse ehituses perioodiliselt muudatusi, mistõttu lõplikku lõplikku ajahetke ei nimetata.

Bresti projektil on akadeemilistes ringkondades taunijaid. See on arusaadav, projekt võitis konkursi, milles osales veel mitu silmapaistvat instituuti. Kriitikud ütlevad, et Brestis kasutatavad tehnoloogiad on lõpetamata. Eelkõige seavad nad kahtluse alla pliisulami kasutamise soojuskandjana jne jne. Me ei lasku detailidesse, need on liiga keerulised ja mitmetähenduslikud. Teisest küljest, miks me ei peaks usaldama oma aatomiteadlasi? Kõik projektid, mida NSV Liit ja pärast seda Venemaa tuumatööstuses tegid, olid sammu võrra ees oma lääne- ja idapoolsetest kolleegidest. Mis põhjust on meil siis uskuda, et seekord läheb teisiti? Mulle tundub, et sa peaksid Rosatomi ja TVEL-i ja samal ajal enda üle lihtsalt rõõmustama, sest see on nii meie korporatsioon.