Rusia membuat kejayaan dalam kuasa nuklear

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-16 16:12

Projek "Terobosan" - reaktor nuklear Brest-300 dalam pembinaan berhampiran Tomsk, akan membuka lembaran baharu dalam sektor tenaga Bumi. Rusia sedang mencipta Perpetuum Mobile pertama di dunia dengan kapasiti 300 MW - loji kuasa nuklear dengan kitaran bahan api tertutup. Projek dengan nama penjelasan sendiri "Terobosan" menjanjikan tenaga tanpa bahaya, tanpa perlombongan uranium dan mengatasi pesaing selama beberapa dekad …

Empat puluh tiga hektar wilayah, dinding monolitik kelabu, kelengkapan menjulang ke langit, kren dan 600 pekerja. Tiga tahun kemudian, di tempat ini, di bandar tertutup Seversk, 25 kilometer dari Tomsk, akan mula bekerja yang pertama di duniaPerpetuum Mobile dengan kapasiti 300 megawatt adalah loji kuasa nuklear dengan kitaran bahan api tertutup dan plumbum cair sebagai penyejuk. Perusahaan itu dipanggil percubaan, kerana superteknologi untuknya setakat ini dikira hanya pada model matematik. Walau bagaimanapun, setelah memeriksanya pada reaktor operasi, saintis nuklear kami akan menerima rujukan loji kuasa nuklear generasi baharu, memisahkan diri daripada pesaing dari Toshiba, Areva dan lain-lain selama beberapa dekad. Projek itu, yang mempunyai nama yang jelas " Kejayaan", Janji tenaga tanpa bahayadan, yang paling penting, tanpa perlombongan uranium.

Skeptik dan atom yang damai

Sedikit perkataan untuk mereka yang menganggap atom damai sebagai peninggalan. Keperluan manusia untuk tenaga berganda setiap 20 tahun. Pembakaran minyak dan arang batu membawa kepada pembentukan tahunan kira-kira setengah bilion tan sulfur dioksida dan nitrogen oksida, iaitu, 70 kilogram bahan berbahaya untuk setiap penduduk bumi. Penggunaan loji tenaga nuklear menghapuskan masalah ini. Selain itu, rizab minyak adalah terhad, dan keamatan tenaga satu tan uranium-235 adalah lebih kurang sama dengan keamatan tenaga dua juta tan petrol.

Kos juga penting. Di stesen janakuasa hidroelektrik, satu kilowatt-jam elektrik berharga 10-25 kopecks, tetapi potensi tenaga hidro di dunia maju hampir habis. Di stesen arang batu atau minyak - 22-40 kopecks, tetapi masalah alam sekitar timbul. Pada angin perindustrian dan loji kuasa solar - 35-150 kopecks, sedikit mahal, dan yang menjamin angin berterusan dan ketiadaan awan. Kos utama tenaga atom ialah 20-50 kopecks, ia stabil, menghasilkan lebih sedikit masalah alam sekitar daripada membakar minyak dan arang batu, potensinya tidak terhad.

Akhirnya, atom damai Rusia ternyata hampir tidak dapat bersaing. Pada tahun 2010, apabila, selepas kejadian sejuk selama 24 tahun, banyak negara sekali lagi ingin membina loji tenaga nuklear, reaktor kami ternyata lebih murah dan tidak lebih buruk daripada prototaip Jepun, Perancis dan Amerika. Lebih-lebih lagi, kami, tidak seperti pesaing , selama ini kami telah membina loji kuasa nuklear - Rosatom mempunyai sesuatu untuk ditunjukkan kepada bakal pelanggan.

Pengurusan perbadanan negeri dengan cekap melupuskan kecacatan yang terhasil. Akibatnya, Westinghouse Electric telah muflis tahun lepas. Toshiba, yang sebelum ini membeli Westinghouse Electric, sedang dalam perjalanan. Keadaan kewangan Areva juga tidak dicemburui. Sebaliknya, delegasi dari 52 negara datang ke Atomexpo-2016. 20 daripada negara ini masih belum mempunyai kuasa nuklear. Mereka kini akan muncul buat kali pertama dalam Mesir, Vietnam, Turki, Indonesia, Bangladesh - loji kuasa nuklear Rusia kami.

Neraka yang dalam

Masalah utama tenaga nuklear hari ini ialah bahan api … Terdapat 6, 3 juta tan uranium yang boleh diperoleh semula secara ekonomi di bumi. Jika pertumbuhan penggunaan diambil kira, ia akan bertahan selama kira-kira 50 tahun. Kosnya adalah kira-kira $ 50 sekilogram bijih hari ini, tetapi oleh kerana deposit yang kurang menguntungkan terlibat dalam pengekstrakan, ia akan meningkat kepada $ 130 sekilogram dan banyak lagi. Terdapat, sudah tentu, rizab yang dilombong, dan bukan yang kecil, tetapi mereka tidak selamanya.

Uranium sukar dilombong atau sangat susah … Dalam batu bijih uranium terdapat kira-kira 0.1-1 peratus, tambah atau tolak. Bijih berlaku pada kedalaman kira-kira satu kilometer. Suhu di lombong melebihi 60 darjah Celsius. Batu yang diekstrak mesti dibubarkan dalam asid, lebih kerap asid sulfurik, untuk mengasingkan bijih uranium daripada larutan. Dalam beberapa deposit, asid sulfurik segera dipam ke dalam tanah, supaya kemudiannya ia boleh diambil bersama dengan uranium terlarut. Walau bagaimanapun, terdapat batu uranium yang tidak larut dalam asid sulfurik …

Akhirnya, dalam uranium yang telah ditulenkan sahaja 0.72 peratus isotop yang diperlukan ialah uranium-235. Yang sama di mana reaktor nuklear berfungsi. Untuk menyerlahkannya adalah sakit kepala yang berasingan. Uranium ditukar kepada gas (uranium hexafluoride) dan melalui lata emparan berputar pada kelajuan kira-kira dua ribu pusingan sesaat, di mana pecahan ringan dipisahkan daripada yang berat. Tempat pembuangan - uranium-238, dengan kandungan sisa uranium-235 sebanyak 0.2-0.3 peratus, dibuang begitu saja pada tahun 50-an. Tetapi kemudian mereka mula menyimpannya dalam bentuk pepejal uranium fluorida dalam bekas khas di bawah langit terbuka. Selama 60 tahun, bumi telah terkumpul kira-kira dua juta tan uranium-238 fluorida … Mengapa ia disimpan? Kemudian, uranium-238 itu boleh menjadi bahan api untuk reaktor nuklear yang pantas, yang sehingga kini saintis nuklear mempunyai hubungan yang sukar.

Secara keseluruhan, 11 reaktor neutron pantas industri telah dibina di dunia: tiga di Jerman, dua di Perancis, dua di Rusia, masing-masing satu di Kazakhstan, Jepun, Great Britain dan Amerika Syarikat. Salah satunya, SNR-300 di Jerman, tidak pernah dilancarkan. Lapan lagi dihentikan. Dua pekerja pergi … Di manakah anda fikir? Betul, pada RFN Beloyarsk.

Di satu pihak, reaktor pantas adalah lebih selamat daripada reaktor haba konvensional. Tidak ada tekanan tinggi di dalamnya, tidak ada risiko tindak balas stim-zirkonium, dan sebagainya. Sebaliknya, keamatan medan neutron dan suhu di kawasan kerja adalah lebih tinggi; keluli, yang akan mengekalkan sifatnya di bawah kedua-dua parameter, adalah lebih sukar dan lebih mahal untuk dikeluarkan. Selain itu, air tidak boleh digunakan sebagai penyejuk dalam reaktor cepat. Kekal: merkuri, natrium dan plumbum. Merkuri disingkirkan kerana kekakisannya yang tinggi. Plumbum mesti disimpan dalam keadaan cair - suhu lebur ialah 327 darjah. Takat lebur natrium ialah 98 darjah, jadi semua reaktor pantas setakat ini telah dibuat dengan penyejuk natrium. Tetapi natrium bertindak balas terlalu ganas dengan air. Jika litar itu rosak … Seperti yang berlaku di reaktor Jepun "Monju" pada tahun 1995. Secara umum, yang cepat ternyata terlalu sukar.

Jangan risau tidak akan membeku

"Jangan bimbang, plumbum dalam reaktor Brest-300 kami bukan sahaja tidak akan menjadi pepejal, tetapi ia tidak akan pernah sejuk di bawah 350 darjah," ketua projek BREST-OD-300 memberitahu Lente.ru Andrey Nikolaev … - Skim dan sistem khas bertanggungjawab untuk ini. Ini adalah projek yang sama sekali baru yang tiada kaitan dengan reaktor plumbum-bismut yang berada di kapal selam. Segala-galanya di sini dibangunkan dengan mengambil kira perkembangan terkini, teknologi dan pencapaian. Ia akan menjadi reaktor cepat sejuk plumbum pertama di dunia … Ia bukan sia-sia ia dipanggil "Terobosan". Sebelum anda adalah perusahaan masa depan - loji tenaga nuklear generasi keempat dengan tertutup kitaran bahan api.

Saya tidak dibenarkan memanjat di tapak pembinaan - ini adalah maklumat sulit. Mereka juga tidak dibenarkan mengambil gambar, jadi gambar itu bukan milik saya. Mereka dibuat oleh seseorang yang dijelaskan terlebih dahulu dari sudut mana yang mungkin untuk menangkap objek, dan dari sudut mana ia adalah mustahil. Tetapi Andrey Nikolaev menjelaskan secara terperinci mengapa dan dalam susunan tiga loji Proryv sedang dibina dan bagaimana loji kuasa nuklear boleh bekerja tanpa uranium.

Perusahaan itu akan terdiri daripada tiga kilang: loji pengeluaran bahan api, reaktor itu sendiri dan loji pemprosesan semula bahan api. Kilang pengeluaran bahan api akan mengeluarkan komposisi elemen bahan api yang sama sekali baru, yang tidak mempunyai analog di dunia. Ini adalah bahan api uranium-plutonium nitrida campuran - MNUP. Bahan fisil dalam reaktor baharu ialah plutonium … Dan uranium-238, dengan sendirinya bukan fisil, akan disinari dengan neutron haba dan bertukar menjadi plutonium-239. Iaitu, reaktor Brest-300 akan menjana haba, elektrik, dan selainnya , sediakan minyak untuk diri sendiri.

Dua burung dengan satu batu

Di dunia hari ini bekerja 449 reaktor nuklear perindustrian aman dan 60 lagi sedang dalam pembinaan. Semasa operasi reaktor ini, masa lalu dan masa depan, masalah yang dirancang timbul - pemasangan bahan api yang dibelanjakan. Pertama, mereka dimasukkan ke dalam bilik mandi khas, di mana mereka "menyejukkan" selama beberapa tahun. Kemudian, unsur bahan api "disejukkan" disimpan dalam kemudahan penyimpanan "kering", di mana ia terkumpul dalam kuantiti yang banyak. Keupayaan untuk memproses himpunan sisa adalah beberapa kali kurang daripada yang diperlukan. kenapa? Kerana ia sangat sukar dan mahal.

Projek Terobosan akan membina loji pemprosesan bahan apinya sendiri. Seperti yang anda duga, Loji ini bukan sahaja akan memusnahkan bahan api yang terbakar, tetapi memberikan bahan mentah untuk pemasangan baru … Batang bahan api lama akan dibubarkan dalam asid, mungkin sulfurik, kemudian di loji, menggunakan teknologi kimia yang kompleks, larutan akan diasingkan unsur demi unsur. Yang tidak perlu dikondisikan dan dikebumikan, yang perlu digunakan. Sebagai tambahan kepada bahan mentah untuk bahan api baharu itu, perusahaan itu akan mengekstrak daripada pemasangan lama isotop unsur berat paling jarang yang diperlukan dalam bidang perubatan, sains dan industri.

Dengan cara ini, kuasa reaktor 300 megawatt tidak dipilih secara kebetulan. Pada kuasa ini, ia akan menghasilkan plutonium sebanyak yang digunakan. Reaktor yang sama dengan kuasa yang lebih tinggi akan menghasilkan lebih banyak bahan api daripada yang akan digunakan. Jadi, setelah dimuatkan, reaktor Brest akan beroperasi seperti Perpetuum Mobile biasa. Hanya sedikit bekalan uranium yang habis diperlukan. Nah, dan uranium-238, seperti yang telah saya nyatakan, terkumpul oleh industri nuklear dalam jumlah sedemikian yang akan kekal selamanya.

Periuk besar

- Supaya anda boleh membayangkan reaktor, - Andrei Nikolaev meneruskan. - Ini adalah kuali setinggi 17 meter dan diameter 26 meter. Pemasangan bahan api akan diturunkan ke dalamnya. Penukar haba - plumbum cair akan beredar melaluinya. Semua peralatan dari dan ke hanya pengeluaran Rusia. Ia akan menjadi reaktor yang selamat sepenuhnya dengan margin kereaktifan kurang daripada perpaduan. Iaitu, mengikut undang-undang fizik, ia tidak mempunyai kereaktifan yang cukup untuk memecut. Kemalangan berskala besar di atasnya tidak mungkin berlaku. Pemindahan penduduk tidak akan diperlukan. Sebarang kegagalan, jika ia berlaku, tidak akan melampaui sempadan bangunan perusahaan. Malah pelepasan ke atmosfera akibat kemalangan hipotesis tidak akan berlaku.

Pembersihan automatik penyejuk akan diperkenalkan dalam reaktor Brest-300. Bahan penyejuk reaktor baru, iaitu plumbum, tidak perlu diganti. Ini menghapuskan satu lagi pembaziran kuasa nuklear tradisional yang bermasalah - LRW.

Masalah diselesaikan di sepanjang jalan

Pengarang projek Brest-300 adalah NIKIET yang dinamakan sempena Dollezhal. Wang diperuntukkan tepat pada masanya, pembinaan sedang berjalan pada kadar yang dirancang, kilang fabrikasi bahan api akan menjadi yang pertama mula beroperasi. Pelancaran reaktor itu dijadualkan pada 2024 … Kemudian modul pemprosesan semula bahan api akan selesai. Selari dengan pembinaan, kerja R&D diteruskan. Hasil daripada kerja-kerja ini, perubahan dibuat secara berkala pada pembinaan, jadi titik masa akhir akhir tidak dinamakan.

Projek Brest mempunyai pengkritik dalam kalangan akademik. Ini boleh difahami, projek itu memenangi pertandingan itu, di mana beberapa institut terkenal mengambil bahagian. Pengkritik mengatakan teknologi yang digunakan di Brest belum selesai. Khususnya, mereka mempersoalkan penggunaan peleburan plumbum sebagai pembawa haba, dan sebagainya dan sebagainya. Kami tidak akan menjelaskan secara terperinci, ia terlalu rumit dan samar-samar. Sebaliknya, mengapa kita tidak boleh mempercayai saintis atom kita? Semua projek yang USSR, dan selepas itu Rusia lakukan dalam industri nuklear, adalah satu langkah di hadapan rakan-rakan barat dan timur mereka. Jadi apa sebab kita perlu percaya bahawa perkara akan berubah kali ini? Nampaknya saya hanya perlu gembira untuk Rosatom dan TVEL dan pada masa yang sama untuk diri sendiri, kerana ini kami perbadanan.