Hızlı reaktörler: Rusya nasıl diğerlerinin önüne geçti?

Rusya'da enerji alanında benzersiz bir projenin uygulanmasına başlandı. Tomsk Bölgesi'nde, kurşun soğutma sıvısı kullanan hızlı bir nötron reaktörlü BREST-300-OD adlı pilot gösteri güç ünitesinin yapımına başlandı. Aslında, "benzin istasyonu ülkemiz" yaratmaya başladı. Teknoloji kapalı nükleer döngü Bu nasıl mümkün oldu ve bu yerel ve küresel enerji sektörü için ne anlama geliyor?

Şimdi moda olan "yeşil" enerjiye tüm saygımla, geleneksel olanı tamamen değiştiremez. İkincisi de her derde deva değil, çünkü bunun için fosil yakıt rezervleri (kömür, gaz, petrol) tükendi. Olağan termal nötron reaktörleri ile nükleer güç, iyi beklentilere sahiptir, ancak bunların çalışması aynı zamanda nadir ve pahalı uranyum U-235'i gerektirir. Bununla birlikte, doğal U-238 ve toryumu işleyebilen hızlı reaktörlere hissenin yerleştirildiği "kapalı yakıt döngüsü" olarak adlandırılan bir seçenek var. Bu ne tür bir teknoloji ve neden gelecek?



Geleneksel bir nükleer reaktörün çalışması sırasında, ağır bir uranyum, plütonyum veya toryum çekirdeği, fisyon sırasında indüklenmiş radyoaktivitenin etkisine yol açan birkaç "ekstra" nötron salmaktadır. Rus VVER reaktörlerinde bu, su taşıyıcıda ağır bir hidrojen izotopu olan trityum birikmesine yol açar. Bundan sonra, karmaşık ve maliyetli manipülasyonlarla izole edilmesi gerekir. Yeni gelecek vaat eden yerli BREST hızlı üreme reaktörü aynı anda birçok sorunu çözüyor.

Ilk olarak, taşıyıcı olarak su değil, 1751 ° C sıcaklıkta dolaşan sıvı kurşun kullanılır. Erimiş metalin en büyük avantajı, pratik olarak nötronları emmemesi ve indüklenmiş radyoaktiviteyi almamasıdır. Bildiğiniz gibi kurşun radyasyona çok dayanıklı bir elementtir. Aynı zamanda, hava veya su ile temas halinde kimyasal olarak pasiftir, bu nedenle reaktör devresinin anormal basınçsızlaştırılması sırasında olası patlamalar hariç tutulur. Bu, modern nükleer enerjinin güvenliği için son derece önemlidir. Reaktör hasar görse ve çalışma ortamı dışarı çıksa bile, basitçe yavaşça dışarı akacak, soğuyacak ve katılaşacak, harici devredeki hasarı kendi kendine tıkayacaktır. Çernobil nükleer santralindeki felaket gibi radyasyon dehşeti olmayacak.

Ikinci olarak, yeni reaktör 600 ° C'ye kadar olan sıcaklıklarda buhar üzerinde çalışabilecektir. 374 ° C'lik kritik bir işarete sahip olan geleneksel VVER'lerle karşılaştırıldığında, bu, %40-45 gibi inanılmaz bir seviyeye ulaşabilen ek bir verimlilik katacaktır. Gelecekte, reaktöre buhar türbini yerine kapalı çevrim gaz türbini bağlanırsa verimlilik daha da artabilir.

Üçüncü olarak, hızlı türbin reaktörleri, tasarımlarının özellikleri nedeniyle nükleer yakıtı kendileri üretir. BREST'in içinde uranyum-238, serbest nötronları emecek ve başka bir kimyasal element olan plütonyum-239'un izotopuna dönüşecektir. Ve bu, bu arada, nükleer silahların doldurulması. Optimal koşullar altında, bir uranyum-235 çekirdeğinin bölünmesi, uranyum-1,25'den yeni silah sınıfı plütonyum-239'un 238 çekirdeğinin elde edilmesini mümkün kılacaktır. Bu, hızlı bir nötron reaktörünün her çalışma döngüsünde, içinde %20-25'e kadar yeni bölünebilir malzemenin oluştuğu anlamına gelir. Harika geliyor.

Rusya Federasyonu'nun bu tür ileri enerji teknolojileri alanında gezegenin geri kalanının gerçekten önünde olduğunu unutmayın. Ne ABD, ne Fransa, ne de Japonya, hızlı reaktörlerde taşıyıcı olarak sıvı sodyum ile deneylere başlamış, kararlı çalışmalarını başaramadı. SSCB'de, 1968'de, 60 Megawatt kapasiteli hızlı bir nötron reaktörü olan BOR-60 piyasaya sürüldü ve bu güne kadar başarıyla çalışıyor. Hizmet ömrü 2025 yılına kadar uzatılmıştır. Yeni nesil BN-600 reaktörü 1980 yılında Sverdlovsk bölgesinde piyasaya sürüldü ve halen çalışır durumda. Kapasitesi 600 megavat, karşılaştırma için, 2010 yılında başlatılan deneysel Çin CEFR (Çin Deneysel Hızlı Reaktörü), bu rakam 45 megavat. Halihazırda en taze Rus hızlı nötron reaktörü BN-800, 2015 yılında aynı Beloyarsk NPP'de işletmeye alındı. Sodyum soğutmalı nükleer tesis, endüstriyel uygulamalara ek olarak ileri teknolojiler için bir test platformu olarak hizmet etti.

Ve onların temelinde, Tomsk yakınlarında, öncü bir taşıyıcıya sahip bir pilot gösteri güç ünitesi BREST-300-OD'nin inşaatı başladı. Reaktörün kendisine ek olarak, bir kompleks içinde bir yakıt hücresi montaj tesisi ve kullanılmış yakıt yeniden işleme tesisi inşa edilecek. Uzun vadede, neredeyse kapalı bir nükleer yakıt çevrimi elde edilir. Bir "benzin istasyonu ülkesi" için fena değil.