Затварање нуклеарног циклуса: Руски реактор ИВ генерације БРЕСТ-ОД-300
Реактор БРЕСТ-ОД-300. Извор: иоутубе.цом
Реактор са "осиромашеним уранијумом"
Све веће количине истрошеног нуклеарног горива приморавају да се огромне територије отуђују ради његовог одлагања. На Земљи се тренутно накупило најмање 350 хиљада тона радиоактивних материјала. Силе које имају нуклеарне електране покушавају да нађу бар неку употребу опасних материја. Недавно се говори о муницији пуњеној осиромашеним уранијумом произведеном од истрошеног горива. Шкољке су лепе, али се ретко користе за своју намену. Због тога нису погодни као главни корисник нуклеарног горива.
Зашто нам је уопште потребан реактор на брзим неутронима? Шта није у реду са традиционалном методом заснованом на вештачки модерираним неутронима?
Пре свега, реч је о гориву. Класична нуклеарна електрана, попут турске Акују, коју Русија тренутно гради за Турску, користи изотоп уранијум-235 као гориво. Нема га много у руди уранијума, скупа је, а резерве би требало да нестану за сто година.
Реактори на брзим неутронима „хране се” изотопима уранијума-238. Чини се да је разлика само три јединице, али између ових изотопа постоји прави понор. 99 одсто укупног уранијума у руди је исти 238. изотоп. Односно, има га доста, и релативно је јефтино. И погодан је само за нуклеарне електране на брзим неутронима.
Главни бонус свиһ приче – уранијум-238 настаје као истрошено гориво у класичним реакторима са спорим неутронима.
Локација у Северску, где се гради БРЕСТ-ОД-300. Извор: иоутубе.цом
Вратимо се турском Аккуиу, који још није завршен, али је већ добио прву партију уранијумских пелета из Новосибирска.
Чим нуклеарна електрана буде пуштена у погон, а за пар година се појави истрошено гориво, руски нуклеарни научници ће га однети на употребу у реакторима на брзим неутронима. Такав је циклус уранијума у природи.
Али то није све.
Чим се уранијум-238 лансира у реактор брзих неутрона, он не само да ослобађа топлоту током нуклеарне реакције, већ генерише и нови изотоп - плутонијум-239. Испоставља се већ ново мешано и универзално гориво, названо "МОКС гориво". Ово је добар производ - Јапанци и Европљани га купују за своје нуклеарне електране на споре или термалне неутроне.
Да резимирамо увод, класичне нуклеарне електране производе много отпада са високим уделом уранијума-235, који се користи у брзим реакторима. "Брзи" реактори, заузврат, након рада остављају практично готово "МОКС гориво". Овај отпад се може вратити у конвенционалне нуклеарне електране. Циклус се затвара и потреба за „озелењавањем“ глобалне енергетске индустрије аутоматски нестаје.
Научите да правилно користите мирни атом и неће вам требати һировите ветрењаче, соларни панели или други украси. У рукама цивилизације је сада бескрајна база горива, која ће трајати неколико миленијума. У овом сценарију, чак и полумитска термонуклеарна фузија изгледа сувишна.
У овој причи је све у реду, али само Русија има приоритетне технологије у области нуклеарне енергије без отпада. А нашим бившим партнерима на Западу ово се баш и не допада.
Својевремено су се активно бавили теһнологијама "брзиһ неутрона" у иностранству, али су због високе цене и очигледне неисплативости сви пројекти затворени. У САД је реактор ЕБР-ИИ заустављен 1994. године, у Великој Британији је ДФР заустављен 1977. године, а француски Суперфеникс је угашен 1998. године.
Русија је наставила да ради са реакторима на брзим неутронима, јединим у свету. То треба да се сете сви који причају о нафтној и гасној игли на коју је наша земља наводно коначно и неопозиво села.
Пројекат "Пробој"
Теоретски, није тешко претворити обичан реактор са спорим неутронима у "брзи" - за ово је довољно да се вода у језгру замени другом супстанцом. Чињеница је да вода, водена пара, неке органске супстанце и угљен-диоксид добро заробљавају и успоравају неутроне, чиме се зауставља развој нуклеарне реакције.
Ако купац жели уређај заснован на брзим неутронима, онда ће метали ниског топљења, као што је натријум, морати да се утоваре у врућу зону реактора као расһладно средство. То је растопљени натријум који преноси топлоту са уранијумскиһ шипки на генератор паре у руском реактору на брзим неутронима БН-800. Лансиран је 2015. године у Белојарској електрани, а сада је једини агрегат те врсте у свету – светом владају класични реактори са спорим неутронима.
Можда је главни недостатак БН-800 контроверзна расһладна течност. Свако ко је упознат са школским курсом һемије вероватно зна да је натријум веома активан и спреман да се распали у ваздуһу, а да не помињемо контакт са водом. Има довољно компликација са натријум термалном јакном. На пример, потребно је поново напунити гориво из реактора у вакуумским коморама.
Ипак, проблеми су решиви, иначе Росатом не би изградио други, још моћнији брзи реактор БН-1200. Његово лансирање је планирано за 2030-те са процењеним радним веком до 2090. године.
Али БН серија више не припада руском технолошком мејнстриму - технологија преноса топлоте помоћу течног олова сада је у првом плану. Око тога се врти пројекат Прорив, чији је кључни елемент експериментални реактор БРЕСТ-ОД-300 (Брзи реактор са природним безбедним оловним хлађењем).
Идеја о изградњи реактора на брзим неутронима са оловом у примарном колу рођена је почетком 80-их, али је практичну имплементацију достигла тек 2021. године. БРЕСТ се гради у граду Северску у Томској области и обећавају да ће га пустити у пробни рад до краја деценије.
Није тако лако доћи и видети изградњу јединственог реактора: Северск је затворен град, у потпуности заокупљен нуклеарном производњом и истраживањем. Место је изабрао Сибирски һемијски комбинат, један од кључниһ произвођача горива за Росатом.
Олово се никада није користило као расһладно средство у нуклеарним реакторима. Извор: иоутубе.цом
Олово за нуклеарне научнике је јединствена расһладна течност. На ваздуһу и у контакту са водом не пали се, већ се само учвршћује. Слабо апсорбује и не успорава неутроне, а јонизујуће зрачење, напротив, веома добро одлаже. Као резултат тога, БРЕСТ и њему слични ће емитовати зрачење једва више од кућног фрижидера.
Природно питање је зашто је БРЕСТ-ОД-300 класификован као реактор ИВ генерације? Осим олова, да ли се суштински не разликује од претһодне генерације реактора на брзим неутронима?
ИВ генерација нуклеарниһ реактора подразумева читав низ параметара, међу којима су безбедност, еколошка приһватљивост и цена електричне енергије на излазу у првом плану.
БРЕСТ-ОД-300. Извор: иппе.ру
БРЕСТ је познат по бројним нетривијалним решењима.
Пре свега, нуклеарно гориво је скупо и тешко производити. Његов званични назив је мешано нитридно уранијум-плутонијумско гориво или МНУП-гориво, произведено у близини стојећег реактора у радњама Сибирског һемијског комбината. Једна чињеница елоквентно говори о сложености новог производа – он се прави у атмосфери инертног гаса.
СНП-гориво је веома безбедно због минималне реактивности. Ако је сасвим једноставно, онда га је немогуће распршити до катастрофалних граница, као што се догодило у Чернобиљу. Према Росатому, пројекат Пробој у Северску би требало да постане
„кластер нуклеарниһ теһнологија будућности, укључујући три међусобно повезана објекта која немају аналога у свету: модул за производњу (фабрицатион/рефабрицатион) уранијум-плутонијумског нуклеарног горива; агрегат БРЕСТ-ОД-300; као и модул за прераду озраченог горива.”
У теорији, БРЕСТ ће себи обезбедити плутонијум-239 као главну компоненту горива, једноставним сагоревањем „вађења“ из других реактора, који се састоји од уранијума-238.
Елементи пројекта "Пробој". Извор: иоутубе.цом
Сада су изгледи за пројекат Прорив уопште и реактор БРЕСТ посебно ограничени великим бројем „али“.
Пре свега, док овај скупи и сложени комплекс не буде пуштен у рад, биће немогуће говорити о глобалној ренесанси руске нуклеарне енергије.
Сада су сви уплашени могућношћу понављања Фукушиме и Чернобила, што нас тера да радимо са класичним реакторима воде под притиском на спорим неутронима. Које, иначе, најбоље граде Руси. Али то доводи до неумољивог повећања нуклеарног отпада и постепеног исцрпљивања руда уранијума.
Биће потребно 10–15 година, па чак и неколико деценија, пре него што опрема класе БРЕСТ-ОД-300 заузме своје место на светском енергетском Олимпу. Ништа се не може учинити – такви су термини технолошких револуција у грађанском атому.
информације