U Rusiji se radi na stvaranju revolucionarnog nuklearnog reaktora četvrte generacije. Riječ je o reaktoru BREST na kojem trenutno rade poduzeća koja su dio državne korporacije Rosatom. Ovaj obećavajući reaktor gradi se u sklopu projekta Breakthrough. BREST je projekt brzih neutronskih reaktora s olovnom rashladnom tekućinom, prijenosom topline s dva kruga na turbinu, kao i parametrima superkritične pare. Projekt se u našoj zemlji razvija od kasnih 1980 -ih. Glavni razvijač ovog reaktora je NIKIET nazvan po N. A. Dollezhal (Institut za energetiku za istraživanje i projektiranje).
Danas nuklearne elektrane opskrbljuju Rusiju s 18% proizvedene električne energije. Nuklearna energija vrlo je važna u europskom dijelu naše zemlje, posebno na sjeverozapadu, gdje čini 42% proizvodnje električne energije. Trenutno u Rusiji radi 10 nuklearnih elektrana koje upravljaju s 34 energetske jedinice. Većina njih koristi niskoobogaćeni uran kao gorivo sa sadržajem izotopa urana-235 na razini od 2-5%. Istodobno, gorivo u nuklearnoj elektrani nije potpuno potrošeno, što dovodi do stvaranja radioaktivnog otpada.
Rusija je već akumulirala 18 tisuća tona istrošenog urana, a svake se godine ta brojka povećava za 670 tona. Ukupno u svijetu postoji 345 tisuća tona ovog otpada, od čega se 110 tisuća tona nalazi u Sjedinjenim Državama. Problem s preradom tog otpada mogao bi se riješiti reaktorom nove vrste, koji bi radio u zatvorenom ciklusu. Stvaranje takvog reaktora pomoglo bi se nositi s curenjem vojne nuklearne tehnologije. Takvi reaktori mogli bi se sigurno isporučiti bilo kojoj zemlji u svijetu, jer bi u načelu bilo nemoguće nabaviti sirovine potrebne za stvaranje nuklearnog oružja na njima. No njihova bi glavna prednost bila sigurnost. Takvi reaktori mogli su se pokrenuti čak i na starom, istrošenom nuklearnom gorivu. Prema A. Kryukovu, doktoru fizičko -matematičkih znanosti, čak i grubi izračuni govore nam da će rezerve istrošenog urana akumulirane tijekom 60 godina rada nuklearne industrije biti dovoljne za nekoliko stotina godina proizvodnje energije.
Reaktori BREST revolucionarni su projekt u tom smjeru. Ovaj reaktor dobro se uklapa u kontekst govora Vladimira Putina na Milenijskom summitu u UN -u u rujnu 2000. U sklopu svog izvješća, ruski predsjednik obećao je svijetu novu nuklearnu energiju: sigurnu, čistu, isključujući uporabu oružja. Od te prezentacije rad na provedbi projekta Proboj i stvaranju reaktora BREST postigao je značajan napredak.
Opći prikaz reaktora BREST-300
U početku je projektirana jedinica BREST koja će osigurati agregat snage 300 MW, no kasnije se pojavio projekt povećane snage 1200 MW. Istodobno, u ovom trenutku, programeri su usredotočili sve svoje napore na manje snažan reaktor BREST-OD-300 (pokusna demonstracija) u vezi s razvojem velike količine novih dizajnerskih rješenja i planovima za njihovo testiranje na relativno malom i jeftinom projektu u provedbi. Osim toga, odabrana snaga od 300 MW (električna) i 700 MW (toplinska) minimalna je potrebna snaga za dobivanje omjera razmnožavanja goriva u jezgri reaktora jednakog.
Trenutno se projekt "Proboj" provodi na mjestu poduzeća državne korporacije "Rosatom" Sibirskog kemijskog kombinata (SCC) na području zatvorene teritorijalne jedinice (ZATO) Seversk (Tomska regija). Ovaj projekt uključuje razvoj tehnologija za zatvaranje ciklusa nuklearnog goriva, što će biti traženo u industriji nuklearne energije u budućnosti. Provedba ovog projekta u praksi predviđa stvaranje pilot demonstracionog kompleksa snage koji se sastoji od: BREST-OD-300-reaktora s brzim neutronima s rashladnom tekućinom od olovnog tekućeg metala sa stacionarnim ciklusom nuklearnog goriva i posebnim modulom za proizvodnju / obnovu goriva za ovaj reaktor, kao i modul za ponovnu preradu istrošenog goriva. Planirano je da se reaktor BREST-OD-300 pokrene 2020. godine.
Generalni projektant pilot demonstracionog energetskog kompleksa je peterburški VNIPIET. Reaktor gradi tvrtka NIKIET (Moskva). Ranije je objavljeno da se razvoj reaktora BREST procjenjuje na 17,7 milijardi rubalja, izgradnja modula za preradu istrošenog nuklearnog goriva - 19,6 milijardi rubalja, modul za proizvodnju i kompleks za obnovu goriva - 26,6 milijardi rubalja. Glavni zadatak stvaranja energetskog kompleksa trebao bi biti razvoj tehnologije za rad novog reaktora, proizvodnja novog goriva i tehnologije za ponovnu preradu istrošenog nuklearnog goriva. Iz tog razloga, odluka o pokretanju reaktora BREST-OD-300 u načinu rada za proizvodnju električne energije donijet će se tek nakon završetka svih istraživačkih radova na projektu.
Gradilište energetskog kompleksa BREST-300 nalazi se na području radiokemijskog postrojenja Sibirskog kemijskog kombinata. Radovi na ovoj web stranici počeli su u kolovozu 2014. Prema riječima Sergeja Tochilina, generalnog direktora SKhK -a, ovdje je već provedeno vertikalno niveliranje s iskopom od milijun kubičnih metara tla, položeni su kabeli, postavljeni su industrijski vodovodi i dovršeni su drugi građevinski radovi. Trenutno izvođač "Java-Stroy" i kooperant iz Severskog "Spetsteplokhimmontazh" nastavljaju s kompleksom radova koji se odnose na pripremno razdoblje. Danas na gradilištu radi 400 ljudi, s povećanjem tempa radova u objektu, broj graditelja će narasti na 600-700 ljudi. Državna ulaganja u ovaj projekt procjenjuju se otprilike na 100 milijardi rubalja, navodi pres služba Sibirskog kemijskog kombinata.
Eksperimentalni pokazni energetski kompleks u najvećem u našoj zemlji zatvorenom upravnom kompleksu gradi se u fazama. Planirano je da prva koja izgradi tvornicu goriva s nitridom bude puštena u rad 2017.-2018. U budućnosti će gorivo proizvedeno u ovom postrojenju ići u eksperimentalni demonstracijski reaktor BREST-300 čija će izgradnja započeti 2016. godine, a završit će se 2020. godine, što će biti završetak druge faze projekta. Treća faza radova predviđa izgradnju drugog pogona za preradu istrošenog goriva. Projekt Proboj trebao bi biti potpuno operativan do 2023. godine. Zahvaljujući provedbi ovog ambicioznog projekta, u gradu Seversku trebalo bi se pojaviti oko 1,5 tisuća novih radnih mjesta. 6-8 tisuća radnika izravno će sudjelovati u izgradnji instalacije BREST-300.
Kako je rekao voditelj projekta reaktora BREST-300 Andrej Nikolaev, eksperimentalni demonstracioni kompleks snage u gradu Seversku uključivat će reaktorsko postrojenje BREST-OD-300 sa stacionarnim ciklusom nuklearnog goriva, kao i kompleks za proizvodnju "nuklearno gorivo budućnosti". Govorimo o nitridnom gorivu za brze reaktore. Pretpostavlja se da će upravo na ovoj vrsti goriva, počevši od 20 -ih godina XXI stoljeća, funkcionirati čitava nuklearna industrija. Planirano je da eksperimentalni reaktor BREST-300 postane prvi svjetski reaktor na brze neutrone s rashladnom tekućinom od teških metala. Prema projektu, istrošeno nuklearno gorivo u reaktoru BREST-300 ponovno će se preraditi, a zatim pretovariti u reaktor. Za početno punjenje reaktora bit će potrebno ukupno 28 tona goriva. Trenutno se provodi analiza istrošenog nuklearnog goriva iz skladišta Sibirskog kemijskog kombinata - moguće je da se određena količina proizvoda s elementom plutonija može koristiti u proizvodnji goriva za eksperimentalni reaktor BREST.
Reaktor BREST-300 imat će niz značajnih prednosti u pogledu radne sigurnosti u odnosu na bilo koji reaktor koji danas radi. Ovaj reaktor moći će se sam isključiti u slučaju odstupanja bilo kojih parametara. Osim toga, reaktor s brzim neutronima koristi gorivo s manjom granicom reaktivnosti, a brzo ubrzanje neutrona i naknadna mogućnost eksplozije jednostavno su isključeni. Olovo je, za razliku od natrija koji se danas koristi kao nosač topline, pasivan, a sa stajališta kemijskog djelovanja olovo je sigurnije od natrija. Gusto nitridno gorivo lakše podnosi temperaturne uvjete i mehaničke nedostatke, pouzdanije je od oksidnog goriva. Čak i najekstremnije sabotažne nesreće s uništavanjem vanjskih barijera (poklopci brodova, zgrade reaktora itd.) Neće moći dovesti do ispuštanja radioaktivnih tvari koje bi zahtijevale evakuaciju stanovništva i kasnije dugotrajno otuđenje zemlje, kao što se dogodilo tijekom U nesreći u Černobilu 1986.
Prednosti reaktora BREST uključuju:
- sigurnost prirodnog zračenja u slučaju svih vrsta nesreća iz vanjskih i unutarnjih razloga, uključujući sabotaže, koje ne zahtijevaju evakuaciju stanovništva;
- dugotrajna (gotovo neograničena vremenska opskrba) gorivom zbog učinkovite uporabe prirodnog urana;
-neširenje nuklearnog oružja na planeti uklanjanjem proizvodnje tijekom rada plutonija za oružje i primjenom tehnologije na licu mjesta za ponovnu preradu suhog goriva bez odvajanja plutonija i urana;
- ekološka prihvatljivost proizvodnje energije i naknadnog odlaganja otpada zbog zatvorenog ciklusa goriva s transmutacijom dugotrajnih proizvoda fisije, transmutacijom i izgaranjem aktinida u reaktoru, pročišćavanjem radioaktivnog otpada iz aktinida, držanjem i odlaganjem radioaktivnog otpada bez kršenja prirodna ravnoteža zračenja;
- ekonomska konkurentnost, koja se postiže prirodnom sigurnošću nuklearne elektrane i tehnologijom provedenog ciklusa goriva, napajanjem reaktora sa samo 238U, odbacivanjem složenih inženjerskih sigurnosnih sustava, visokim parametrima olova, koji osiguravaju postizanje nadkritičnih parametri kruga parne turbine i visoka učinkovitost termodinamičkog ciklusa, smanjenje troškova izgradnje.
Slika projekta kompleksa BREST. 1 - reaktor, 2 - turbinska prostorija, 3 - modul za ponovnu obradu SNF -a, 4 - modul za proizvodnju svježeg goriva.
Kombinacija mononitridnog goriva, prirodnih svojstava olovne rashladne tekućine, dizajnerskih rješenja jezgre i rashladnih krugova, fizičkih karakteristika brzog reaktora dovodi reaktor BREST na kvalitativno novu razinu prirodne sigurnosti i omogućuje osiguranje stabilnosti bez aktiviranja aktivnog sredstva za hitnu zaštitu u vrlo teškim nesrećama, koje su nepremostive za bilo koji od postojećih i predviđenih reaktora u svijetu:
- samohodna puška svih raspoloživih regulatornih tijela;
- gašenje (ometanje) svih crpki 1. kruga reaktora;
- gašenje (ometanje) svih crpki 2. kruga reaktora;
- smanjenje tlaka u zgradi rektora;
- pucanje cijevi generatora pare ili cjevovoda sekundarnog kruga na bilo kojem presjeku;
- nametanje raznih nesreća;
- Neograničeno vrijeme hlađenja pri potpunom isključivanju.
Projekt Proboj koji provodi Rosatom ima za cilj stvaranje nove tehnološke platforme za rusku nuklearnu industriju sa zatvorenim ciklusom goriva i rješavanje problema istrošenog nuklearnog goriva i radioaktivnog otpada (RW). Rezultat provedbe ovog ambicioznog projekta trebao bi biti stvaranje konkurentnog proizvoda koji će ruskim tehnologijama omogućiti vodstvo u svjetskoj industriji nuklearne energije, te općenito u globalnom energetskom sustavu sljedećih 30-50 godina.
