Rusland het 'n deurbraak in kernkrag gemaak

2024 Outeur: Seth Attwood | [email protected]. Laas verander: 2023-12-16 15:56

Die "Deurbraak"-projek - die Brest-300-kernreaktor in aanbou naby Tomsk, sal 'n nuwe bladsy in die energiesektor van die Aarde oopmaak. Rusland skep die wêreld se eerste Perpetuum Mobile met 'n kapasiteit van 300 MW - 'n kernkragsentrale met 'n geslote brandstofsiklus. Die projek met die selfverduidelikende naam "Deurbraak" beloof energie sonder gevaar, sonder uraanontginning en oortref mededingers vir dekades …

Drie-en-veertig hektaar grondgebied, grys monolitiese mure, toebehore wat oorvloedig in die lug uitsteek, hyskrane en 600 werkers. Drie jaar later, op hierdie plek, in 'n geslote stad Seversk, 25 kilometer van Tomsk, sal begin werk die eerste in die wêreldPerpetuum Mobile met 'n kapasiteit van 300 megawatt is 'n kernkragsentrale met 'n geslote brandstofsiklus en gesmelte lood as koelmiddel. Die onderneming word 'n eksperimentele een genoem, aangesien die supertegnologieë daarvoor tot dusver slegs op wiskundige modelle bereken word. Nadat ons dit egter op 'n werkende reaktor nagegaan het, sal ons kernwetenskaplikes 'n verwysingkernkragsentrale van 'n nuwe generasie ontvang, wegbreek van mededingers van Toshiba, Areva en ander vir dekades. Die projek, wat 'n selfverduidelikende naam het " Deurbraak", Beloof energie sonder gevaaren, die belangrikste, sonder uraanontginning.

Skeptici en die vreedsame atoom

'n Paar woorde vir diegene wat die vreedsame atoom as 'n oorblyfsel beskou. Die mensdom se behoefte aan energie verdubbel elke 20 jaar. Verbranding van olie en steenkool lei tot die jaarlikse vorming van ongeveer 'n halfmiljard ton swaeldioksied en stikstofoksiede, dit wil sê 70 kilogram skadelike stowwe vir elke bewoner van die aarde. Die gebruik van kernkragsentrales verwyder hierdie probleem. Boonop is oliereserwes beperk, en die energie-intensiteit van een ton uraan-235 is ongeveer gelyk aan die energie-intensiteit van twee miljoen ton petrol.

Koste is ook belangrik. By 'n hidro-elektriese kragstasie kos 'n kilowatt-uur elektrisiteit 10-25 kopeke, maar die hidrokragpotensiaal in die ontwikkelde wêreld is feitlik uitgeput. By steenkool- of brandstofoliestasies - 22-40 kopeke, maar omgewingsprobleme ontstaan. By industriële wind- en sonkragaanlegte - 35-150 kopecks, 'n bietjie duur, en wie waarborg konstante wind en die afwesigheid van wolke. Die hoofkoste van atoomenergie is 20-50 kopeke, dit is stabiel, skep baie minder omgewingsprobleme as om olie en steenkool te verbrand, die potensiaal daarvan is onbeperk.

Uiteindelik het die Russiese vreedsame atoom byna buite kompetisie geblyk te wees. In 2010, toe talle lande ná’n koue klap van 24 jaar weer kernkragsentrales wou bou, het ons reaktors goedkoper geblyk te wees en nie erger as Japannese, Franse en Amerikaanse prototipes nie. Verder, ons, anders as mededingers , al die jare bou ons kernkragsentrales - Rosatom het iets gehad om aan 'n potensiële kliënt te wys.

Die bestuur van die staatskorporasie het die gevolglike handicap op bekwame wyse ontslae geraak. Gevolglik het Westinghouse Electric verlede jaar bankrot gegaan. Toshiba, wat voorheen Westinghouse Electric uitgekoop het, is op pad. Areva se finansiële toestand is ook nie benydenswaardig nie. Aan die ander kant het afvaardigings van 52 lande na Atomexpo-2016 gekom. 20 van hierdie lande het nog nie kernkrag gehad nie. Hulle sal nou vir die eerste keer in Egipte, Viëtnam, Turkye, Indonesië, Bangladesj - ons Russiese kernkragsentrales.

Diep hel

Die grootste probleem van kernenergie vandag is brandstof … Daar is 6, 3 miljoen ton ekonomies herwinbare uraan op aarde. As verbruiksgroei in ag geneem word, sal dit sowat 50 jaar duur. Die koste is vandag sowat $50 per kilogram erts, maar aangesien minder winsgewende afsettings by die ontginning betrokke is, sal dit tot $130 per kilogram en meer styg. Daar is natuurlik ontginde reservate, en nie kleintjies nie, maar dit is nie vir ewig nie.

Uraan is moeilik om te myn of baie hard … In die rots van uraanerts is daar ongeveer 0,1-1 persent, plus of minus. Erts kom op 'n diepte van ongeveer 'n kilometer voor. Die temperature in die myne is bo 60 grade Celsius. Die onttrekte rots moet in suur, meer dikwels swaelsuur, opgelos word om uraanerts uit die oplossing te isoleer. In sommige neerslae word swaelsuur dadelik in die grond gepomp, sodat dit later saam met die opgeloste uraan geneem kan word. Daar is egter uraangesteentes wat nie in swaelsuur oplos nie …

Ten slotte, slegs in gesuiwerde uraan 0,72 persent die vereiste isotoop is uraan-235. Dieselfde een waarop kernreaktors werk. Om dit uit te lig is 'n aparte hoofpyn. Uraan word in gas (uraanheksafluoried) omgeskakel en deur kaskades van sentrifuges gevoer wat teen 'n spoed van ongeveer tweeduisend omwentelinge per sekonde roteer, waar die ligte fraksie van die swaar een geskei word. Die stortingsterrein - uraan-238, met 'n oorblywende uraan-235-inhoud van 0,2-0,3 persent, is eenvoudig in die 50's weggegooi. Maar toe begin hulle dit in die vorm van soliede uraanfluoried in spesiale houers onder die oop lug berg. Vir 60 jaar het die aarde ongeveer opgehoop twee miljoen ton uraan-238-fluoried … Hoekom word dit gehou? Dan kan daardie uraan-238 brandstof word vir vinnige kernreaktors, waarmee kernwetenskaplikes tot nou toe 'n moeilike verhouding gehad het.

In totaal is 11 industriële vinnige neutronreaktore in die wêreld gebou: drie in Duitsland, twee in Frankryk, twee in Rusland, een elk in Kazakstan, Japan, Groot-Brittanje en die Verenigde State. Een van hulle, die SNR-300 in Duitsland, is nooit gelanseer nie. Nog agt word gestop. Twee werkers het vertrek … Waar dink jy? Dis reg, aan Belojarsk NPP.

Aan die een kant is vinnige reaktore veiliger as konvensionele termiese reaktore. Daar is geen hoë druk in hulle nie, daar is geen risiko van 'n stoom-sirkoniumreaksie nie, ensovoorts. Aan die ander kant is die intensiteit van neutronvelde en die temperatuur in die werkarea hoër; staal, wat sy eienskappe onder beide parameters sal behou, is moeiliker en duurder om te vervaardig. Daarbenewens kan water nie as koelmiddel in 'n vinnige reaktor gebruik word nie. Oorblyfsels: kwik, natrium en lood. Kwik word uitgeskakel as gevolg van sy hoë korrosiwiteit. Lood moet in 'n gesmelte toestand gehou word - die smelttemperatuur is 327 grade. Die smeltpunt van natrium is 98 grade, so alle vinnige reaktors is tot dusver met 'n natriumkoelmiddel gemaak. Maar natrium reageer te hewig met water. As die stroombaan beskadig is … Soos dit in 1995 by die Japannese reaktor "Monju" gebeur het. Oor die algemeen het die vinniges te moeilik geblyk te wees.

Moenie bekommerd wees nie, sal nie vries nie

"Moenie bekommerd wees nie, die lood in ons Brest-300-reaktor sal nie net nooit stol nie, maar dit sal nooit onder 350 grade afkoel nie," sê die hoof van die BREST-OD-300-projek aan Lente.ru Andrey Nikolaev … - Spesiale skemas en stelsels is hiervoor verantwoordelik. Dit is 'n heeltemal nuwe projek wat niks te doen het met die lood-bismut-reaktors wat op die duikbote was nie. Alles hier is ontwikkel met inagneming van die nuutste ontwikkelings, tegnologieë en prestasies. Dit sal wees die wêreld se eerste loodverkoelde vinnige reaktor … Dit is nie verniet dat dit "Deurbraak" genoem word nie. Voor jy is 'n onderneming van die toekoms - 'n vierde generasie kernkragsentrale met gesluit brandstofsiklus.

Ek is nie toegelaat om op die konstruksieterrein te klim nie – dit is 'n geklassifiseerde inligting. Hulle was ook nie toegelaat om foto's te neem nie, so die foto's is nie myne nie. Hulle is gemaak deur 'n persoon wat vooraf verduidelik is vanuit watter hoeke dit moontlik is om 'n voorwerp vas te vang, en vanuit watter hoeke dit onmoontlik is. Maar Andrey Nikolaev het in detail verduidelik waarom en in watter volgorde die drie Proryv-aanlegte gebou word en hoe 'n kernkragsentrale kan sonder uraan werk.

Die onderneming sal bestaan uit drie fabrieke: brandstofproduksie-aanleg, reaktor self en brandstofherverwerkingsaanleg. Die brandstofproduksie-aanleg sal 'n heeltemal nuwe samestelling van brandstofelemente vervaardig, wat geen analoog in die wêreld gehad het nie. Dit is 'n gemengde nitried uraan-plutonium brandstof - MNUP. Die splytbare materiaal in die nuwe reaktor sal wees plutonium … En uraan-238, wat self nie splytbaar is nie, sal met termiese neutrone bestraal word en in plutonium-239 verander. Dit wil sê, die Brest-300-reaktor sal hitte, elektrisiteit en meer opwek , berei brandstof vir jouself voor.

Twee voëls met een klap

In die wêreld vandag werk 449 vreedsame industriële kernreaktors en nog 60 is in aanbou. Tydens die werking van hierdie reaktore, verlede en toekoms, ontstaan 'n beplande probleem - gebruikte brandstofsamestellings. Eerstens word hulle in spesiale baddens geplaas, waar hulle vir 'n paar jaar "afkoel". Dan word die "verkoelde" brandstofelemente in "droë" stoorfasiliteite gestoor, waar hulle in groot hoeveelhede opgehoop word. Die kapasiteit om afvalsamestellings te verwerk is verskeie kere minder as wat nodig is. Hoekom? Want dit is baie moeilik en duur.

Die Deurbraak-projek sal sy eie brandstofverwerkingsaanleg bou. Soos jy dalk raai, Hierdie aanleg sal nie net uitgebrande brandstof vernietig nie, maar ook grondstowwe vir nuwe samestellings gee … Die ou brandstofstawe sal opgelos word in suur, moontlik swael, en dan by die aanleg, met behulp van komplekse chemiese tegnologieë, sal die oplossing element vir element geskei word. Die onnodige word gekondisioneer en begrawe, die nodige word gebruik. Benewens grondstowwe vir die nuwe brandstof, sal die onderneming uit ou samestellings die skaarsste isotope van swaar elemente onttrek wat in die medisyne, wetenskap en industrie in aanvraag is.

Terloops, die reaktorkrag van 300 megawatt is nie toevallig gekies nie. By hierdie krag sal dit soveel plutonium produseer as wat dit verbruik. Dieselfde reaktor met 'n hoër krag sal meer brandstof produseer as wat dit sal verbruik. So, sodra dit gelaai is, sal die Brest-reaktor soos 'n gewone Perpetuum Mobile werk. Slegs 'n klein voorraad uitgeputte uraan sal benodig word. Wel, en uraan-238, soos ek reeds genoem het, word deur die kernindustrie in so 'n hoeveelheid opgehoop wat vir ewig sal hou.

Groot kastrol

- Sodat jy 'n reaktor kan voorstel, - gaan Andrei Nikolaev voort. - Dit is 'n pan 17 meter hoog en 26 meter in deursnee. Brandstofsamestellings sal daarin laat sak word. 'n Hitteruiler - gesmelte lood sal daardeur sirkuleer. Alle toerusting van en na slegs Russiese produksie. Dit sal 'n heeltemal veilige reaktor wees met 'n reaktiwiteitsmarge van minder as eenheid. Dit wil sê, in ooreenstemming met die wette van fisika, het dit eenvoudig nie genoeg reaktiwiteit om te versnel nie. Grootskaalse ongelukke daarop is nie moontlik nie. Ontruiming van die bevolking sal nooit vereis word nie. Enige mislukking, indien dit gebeur, sal nie verder gaan as die grense van die ondernemingsgebou nie. Selfs emissies in die atmosfeer as gevolg van 'n hipotetiese ongeluk sal nie plaasvind nie.

Outomatiese skoonmaak van die koelmiddel sal in die Brest-300-reaktor ingestel word. Die koelmiddel van die nuwe reaktor, dit wil sê lood, hoef nooit vervang te word nie. Dit skakel nog 'n problematiese vermorsing van tradisionele kernkrag uit - LRW.

Probleme word langs die pad opgelos

Die skrywers van die Brest-300-projek is NIKIET vernoem na Dollezhal. Die geld word betyds toegeken, bouwerk gaan teen die beplande tempo voort, die brandstofvervaardigingsaanleg sal die eerste wees om te begin werk. Die bekendstelling van die reaktor is geskeduleer vir 2024 … Dan sal die brandstofherverwerkingsmodule voltooi word. Parallel met konstruksie gaan R&D-werk voort. As gevolg van hierdie werke word veranderinge periodiek aan die konstruksie aangebring, dus word die finale finale tydspunt nie genoem nie.

Die Brest-projek het teenstanders in akademiese kringe. Dit is verstaanbaar, die projek het die kompetisie gewen, waaraan verskeie meer vooraanstaande institute deelgeneem het. Kritici sê die tegnologieë wat in Brest gebruik word, is onvoltooid. Hulle bevraagteken veral die gebruik van loodsmelt as 'n hittedraer, ensovoorts, ensovoorts. Ons gaan nie in besonderhede in nie, dit is te kompleks en dubbelsinnig. Aan die ander kant, hoekom moet ons nie ons atoomwetenskaplikes vertrou nie? Al die projekte wat die USSR, en daarna Rusland in die kernbedryf gedoen het, was een stap voor hul westerse en oostelike eweknieë. So, watter rede het ons om te glo dat dinge hierdie keer anders gaan uitdraai? Dit lyk vir my jy moet net bly wees vir Rosatom en TVEL en terselfdertyd vir jouself, want dit is ons korporasie.