Beloyarsk NPP: interessante fakta og generell informasjon (foto). Balladen om raske nøytroner: den unike reaktoren til Beloyarsk NPP Baez i vår tid

- en av de mest innflytelsesrike og autoritative internasjonale profesjonelle publikasjonene på dette feltet - tildelte sine 2016 Power Awards til prosjektet til den fjerde kraftenheten til den russiske Beloyarsk NPP med en unik rask nøytronreaktor BN-800, som vil teste en rekke teknologier som er nødvendige for utvikling kjernekraft.

Russisk atomprosjekter dette er ikke første gang de blir anerkjent i USA. Den fullførte første blokkeringen av det iranske atomkraftverket "Bushehr" og den første blokken av det indiske atomkraftverket "Kudankulam" ble tidligere kåret til prosjekter i 2014 ifølge et annet autoritativt amerikansk magasin Power Engineering. Disse kraftaggregatene drives av russiske VVER-1000 termiske reaktorer.

Stor prestasjon i Russland

"Raske reaktorer er avgjørende for gjennomføringen av Russlands ambisiøse atomkraftplaner. Den vellykkede konstruksjonen, nettverksbyggingen og testingen av landets første BN-800-reaktor ved Beloyarsk NPP er en stor prestasjon i riktig retning," bemerker magasinet.

Enhet 4 i Beloyarsk NPP med en rask nøytronreaktor med flytende metallkjølevæske natrium BN-800 (fra "hurtig natrium") med en installert elektrisk kapasitet på 880 MW ble satt i kommersiell drift mandag. Det er verdens kraftigste rask oppdretterreaktor.

Eksperter kalte denne hendelsen historisk ikke bare for russeren, men også for verdens atomkraftindustri. Eksperter understreker at erfaringen innen design, konstruksjon, oppstart og drift av raske nøytronkraftreaktorer, som russiske atomforskere vil motta ved BN-800, vil være nødvendig for utviklingen av dette området med kjernekraft i Russland.

Anerkjent ledelse

Raske reaktorer anses å ha store fordeler for utviklingen av kjernekraft, noe som sikrer stenging av kjernefysisk drivstoffsyklus (NFC). I en lukket kjernefysisk drivstoffsyklus, på grunn av full bruk av uranråstoff i hurtigoppdretterreaktorer (oppdrettere), vil drivstoffbasen til kjernekraft øke betydelig, og det vil også være mulig å redusere volumet av radioaktivt avfall betydelig på grunn av forbrenning av farlige radionuklider. Russland er ifølge eksperter førsteplassen i verden når det gjelder teknologi for å bygge "raske" reaktorer.

Sovjetunionen var ledende innen bygging og drift av "raske" kraftreaktorer av industriell kvalitet. Den første slike enheten i verden med en BN-350 reaktor med installert elektrisk kraft på 350 megawatt ble lansert i 1973 på østkysten av Kaspihavet i byen Shevchenko (nå Aktau, Kasakhstan). En del av den termiske kraften til reaktoren ble brukt til å generere elektrisitet, resten gikk til avsaltning av sjøvann. Denne kraftenheten fungerte til 1998 - fem år lenger enn designperioden. Erfaringene med etableringen og driften av dette anlegget gjorde det mulig å forstå og løse mange problemer innen BN-reaktorer.

Siden 1980 har den tredje kraftenheten til anlegget operert ved Beloyarsk NPP med en BN-600-reaktor med installert elektrisk kapasitet på 600 megawatt. Denne enheten genererer ikke bare strøm, men fungerer også som en unik base for testing av nye strukturelle materialer og kjernefysisk drivstoff.

BN-800 historie

I 1983 ble det besluttet å bygge fire kjernekraftenheter med en BN-800-reaktor i Sovjetunionen på en gang: en ved Beloyarsk NPP og tre ved den nye South Ural NPP. Men etter Tsjernobyl begynte stagnasjonen av den sovjetiske atomenergien, byggingen av nye, inkludert "raske" reaktorer, stoppet. Og etter Sovjetunionens sammenbrudd forverret situasjonen seg enda mer, det var en trussel om tap av innenlandske kjernekraftteknologier, inkludert teknologien til BN-reaktorer.

Forsøk på å gjenoppta byggingen av minst en BN-800-enhet ble gjort flere ganger, men på midten av 2000-tallet ble det klart at atomindustriens evner ikke bare var nok. Og her ble den avgjørende rollen spilt av støtte fra den russiske ledelsen, som godkjente nytt program utvikling av kjernekraft. Den fant også et sted for BN-800 ved den fjerde enheten til NPP i Beloyarsk.

Å fullføre blokken var ikke lett. For å fullføre prosjektet, med tanke på forbedringene, som hadde som formål å øke effektiviteten og sikkerheten, tok det en reell mobilisering av kreftene innen vitenskapelig, design og designorganisasjoner atomindustri. Utstyrsprodusenter sto også overfor vanskelige oppgaver, som ikke bare måtte gjenopprette teknologiene som ble brukt til å lage utstyr til BN-600-reaktoren, men også beherske ny teknologi.

Og likevel ble kraftenheten bygget. I februar 2014 startet lasting av kjernefysisk drivstoff i BN-800-reaktoren. I juni samme år ble reaktoren lansert. Da var det nødvendig å modernisere utformingen av drivstoffsenhetene, og i slutten av juli 2015 ble BN-800-reaktoren startet på nytt, spesialistene begynte gradvis å øke kraften til det nivået som kreves for å begynne å generere elektrisitet. 10. desember 2015 ble enheten koblet til nettet og leverte sin første strøm til det russiske kraftsystemet.

BN-800-enheten skal bli en prototype av kraftigere kommersielle BN-1200-kraftenheter, hvor beslutningen om muligheten for konstruksjon vil bli tatt på grunnlag av BN-800-driftserfaringen. BN-1200-hovedenheten er også planlagt å bygges ved Beloyarsk NPP.

nyheter

1. april 2020
Beloyarsk NPP fikk lisens til å drive BN-600 i ytterligere fem år
Lisensen til å drive en kraftenhet med en BN-600-reaktor ved NPV i Beloyarsk ble forlenget til 2025.

28. mars 2020
Lederen for Zarechny og direktøren for Beloyarsk NPP henvender seg til innbyggerne om situasjonen med koronavirus
Leder for byen Zarechny Sverdlovsk-regionen Andrey Zakhartsev og direktør for Beloyarsk NPP Ivan Sidorov spilte inn en videomelding i forbindelse med et tilfelle av koronavirusinfeksjon oppdaget i territoriet.

BELOYARSK NPP

Sted: i nærheten av byen Zarechny (Sverdlovsk-regionen)
Reaktortype: AMB, BN-600, BN-800
Antall kraftenheter: 4 (i drift - 2)

Beloyarsk NPP oppkalt etter IV Kurchatova er den førstefødte i den store kjernekraftindustrien i Sovjetunionen. Beloyarsk NPP er det eneste atomkraftverket i Russland med kraftenheter av forskjellige typer.

Volumet av elektrisitet generert av Beloyarsk NPP er omtrent 16% av det totale volumet av elektrisitet i Sverdlovsk energisystem.

Anlegget ble bygget i tre trinn: det første trinnet - kraftenheter nr. 1 og nr. 2 med AMB-reaktoren, det andre trinnet - kraftenhet nr. 3 med BN-600-reaktoren, det tredje trinnet - kraftenhet nr. 4 med BN-800-reaktoren.

Etter 17 og 22 års drift ble kraftenheter nr. 1 og nr. 2 stengt i henholdsvis 1981 og 1989, nå er de i en langsiktig konserveringsmodus med drivstoff losset fra reaktoren og tilsvarer, i terminologien til internasjonale standarder, til første trinn av NPP-avvikling ...

For tiden driver NPP Beloyarsk to kraftenheter - BN-600 og BN-800. Dette er verdens største kraftenheter med raske reaktorer. Når det gjelder pålitelighet og sikkerhet, er den "raske" reaktoren en av de beste atomreaktorene i verden.

Muligheten for ytterligere utvidelse av Beloyarsk NPP med kraftenhet nr. 5 med en rask reaktor med en kapasitet på 1200 MW, den viktigste kommersielle kraftenheten for seriell konstruksjon, vurderes.

I følge resultatene av den årlige konkurransen til Beloyarsk NPP i 1994, 1995, 1997 og 2001. ble tildelt tittelen "Beste NPP i Russland".

Avstand til satellittbyen (Zarechny) - 3 km; til det regionale sentrum (Jekaterinburg) - 45 km.

DRIFTENHETER I BELOYARSK NPP

Den unike russiske raske nøytronreaktoren som opererte ved Beloyarsk NPP ble brakt til en kapasitet på 880 megawatt, rapporterte pressetjenesten til Rosatom.

Reaktoren opererer ved kraftenhet nr. 4 i Beloyarsk NPP og gjennomgår for tiden planlagt testing av produserende utstyr. I samsvar med testprogrammet sikrer kraftenheten vedlikehold av elektrisk kraft på et nivå på minst 880 megawatt i 8 timer.

Reaktorens effekt økes trinnvis for å til slutt få sertifisering på designeffektnivået på 885 megawatt basert på testresultatene. For øyeblikket er reaktoren sertifisert for en kapasitet på 874 megawatt.

Det skal minnes på at to raske reaktorer opererer ved NPV i Beloyarsk. BN-600-reaktoren har vært i drift her siden 1980 - i lang tid var den den eneste reaktoren av denne typen i verden. Men i 2015 startet en trinnvis lansering av den andre BN-800-reaktoren.

Hvorfor er dette så viktig og betraktet som en historisk begivenhet for den globale atomindustrien?

Raske reaktorer gjør det mulig å implementere en lukket drivstoffsyklus (den er foreløpig ikke implementert i BN-600). Siden bare uran-238 blir ”brent”, kan drivstoffet etterlades på nytt (utvinning av fisjonsprodukter og tilsetning av nye deler av uran-238) i reaktoren. Og siden mer plutonium produseres i uran-plutonium-syklusen enn forråtnet, kan overflødig drivstoff brukes til nye reaktorer.

Videre kan denne metoden brukes til å behandle overskudd av våpenklasse plutonium, så vel som plutonium og mindre aktinider (neptunium, americium, curium) utvunnet fra brukt drivstoff i konvensjonelle termiske reaktorer (mindre aktinider er for tiden en veldig farlig del av radioaktivt avfall). Samtidig reduseres mengden radioaktivt avfall sammenlignet med termiske reaktorer mer enn tjue ganger.

Hvorfor, med alle fordelene, har ikke raske nøytronreaktorer blitt utbredt? Dette er først og fremst på grunn av særegenheter ved utformingen. Som nevnt ovenfor kan vann ikke brukes som kjølevæske, siden det er en nøytronmoderator. Derfor brukes metaller hovedsakelig i flytende tilstand i raske reaktorer - fra eksotiske blyvismutlegeringer til flytende natrium (det vanligste alternativet for kjernekraftverk).

"I raske reaktorer er termiske belastninger og strålingsbelastninger mye høyere enn i termiske reaktorer," forklarer PM overingeniør Beloyarsk NPP Mikhail Bakanov. - Dette fører til behovet for å bruke spesielle bygningsmaterialer for reaktorbeholderen og reaktorsystemene. Kroppene til TVEL og drivstoffsenheter er ikke laget av zirkoniumlegeringer, som i termiske reaktorer, men av spesiallegerte kromstål som er mindre utsatt for stråling ‘hevelse’. På den annen side er reaktortrykkbeholderen for eksempel ikke utsatt for indre trykkbelastninger - den er bare litt høyere enn atmosfæretrykk. "

I følge Mikhail Bakanov var de største vanskelighetene forbundet med strålingshevelse og sprekkdannelse i de første årene av driften. Disse problemene ble imidlertid snart løst, nye materialer ble utviklet - både for drivstoff og for drivstoffstanghus. Men selv nå er kampanjene ikke begrenset så mye av drivstoffutbrenningen (som når 11% på BN-600), som av ressursen til materialene som drivstoff, drivstenger og drivstoffsenheter er laget av. Ytterligere driftsproblemer var hovedsakelig forbundet med lekkasjer av natrium i den sekundære kretsen, et kjemisk aktivt og brannfarlig metall som voldsomt reagerer på kontakt med luft og vann: ”Bare Russland og Frankrike har lang erfaring med drift av industrielle hurtigneutronkraftreaktorer. Helt fra begynnelsen sto både vi og franske spesialister overfor de samme problemene. Vi har løst dem helt fra begynnelsen, ved å tilby spesielle midler for å overvåke tettheten i kretsene, lokalisering og undertrykkelse av natriumlekkasjer. Og det franske prosjektet viste seg å være mindre forberedt på slike problemer, som et resultat, i 2009 ble Phenix-reaktoren endelig stengt. "

“Problemene var egentlig de samme,” legger Nikolai Oshkanov, direktør for Beloyarsk NPP, “men de ble løst her og i Frankrike på forskjellige måter. Når for eksempel hodet til en av forsamlingene var bøyd mot Phenix for å gripe og losse den, utviklet franske eksperter et komplekst og ganske dyrt system 'Visjoner' gjennom natriumlaget. Og da vi hadde det samme problemet, foreslo en av ingeniørene våre å bruke et videokamera som var plassert i en enkel struktur som en dykkerklokke - et åpent rør nedenfra med argon som blåste ovenfra. Da natriumsmelten ble fortrengt, klarte operatørene å ta tak i maskinen via videolink, og den bøyde enheten ble fjernet. "

Den aktive sonen til en rask nøytronreaktor er ordnet som en løk, i lag

370 drivstoffsenheter danner tre soner med ulik anrikning i uran-235 - 17, 21 og 26% (opprinnelig var det bare to soner, men for å utjevne energifrigjøringen ble det laget tre). De er omgitt av sideskjermer (tepper), eller avlssoner, der det finnes forsamlinger som inneholder utarmet eller naturlig uran, hovedsakelig bestående av isotopen 238. I endene av drivstoffstavene over og under kjernen er også utarmede uranpellets plassert, som danner endeskjermene (soner reproduksjon).

Drivstoffaggregater (FA) er et sett med drivstoffelementer (drivstoffstenger) samlet i ett hus - rør laget av spesialstål fylt med uranoksidpellets med forskjellige anrikninger. For at drivstoffstengene ikke kommer i kontakt med hverandre, og kjølevæsken kan sirkulere mellom dem, vikles en tynn ledning på rørene. Natrium kommer inn i drivstoffenheten gjennom de nedre strupehullene og kommer ut gjennom vinduene i den øvre delen.

I den nedre delen av drivstoffenheten er det et skaft satt inn i kontakten på samleren, i den øvre delen er det en hodedel, som enheten blir grepet under overbelastning. Drivstoffsenheter med forskjellige anrikninger har forskjellige seter, så det er rett og slett umulig å installere enheten på feil sted.

For å kontrollere reaktoren brukes 19 kompenserende stenger som inneholder bor (nøytronabsorber) for å kompensere for drivstoffutbrenthet, 2 stenger automatisk regulering (for å opprettholde den gitte kraften), samt 6 aktive beskyttelsesstenger. Siden den indre nøytronbakgrunnen til uran er lav, brukes en "bakgrunnsbelysning" for den kontrollerte lanseringen av reaktoren (og kontroll ved lave effektnivåer) - en fotoneutronkilde (gamma-emitter pluss beryllium).

Kraftenheter med raske nøytronreaktorer kan utvide drivstoffbasen til kjernekraft betydelig og minimere radioaktivt avfall ved å organisere en lukket kjernefysisk drivstoffsyklus. Bare noen få land har slike teknologier, og Russland er ifølge eksperter verdensledende på dette området.

BN-800-reaktoren (fra "hurtig natrium", med en elektrisk effekt på 880 megawatt) er en eksperimentell-industriell rask nøytronreaktor med et flytende metallkjølemiddel, natrium. Det skal bli en prototype for kommersielle, kraftigere kraftenheter med BN-1200-reaktorer.

kilder

Byen Zarechny ligger 40 km fra Jekaterinburg, midt i de vakreste Ural-skogene. I 1964 ble det første sovjetiske industrielle atomkraftverket, Beloyarskaya (med AMB-100-reaktoren med en kapasitet på 100 MW), lansert her. Nå er Beloyarsk NPP den eneste i verden der en industriell rask nøytronkraftreaktor, BN-600, opererer.

Tenk deg en kjele som fordamper vann, og den resulterende dampen gjør en turbingenerator som genererer elektrisitet. Det er omtrent slik et atomkraftverk fungerer generelt. Bare "kjelen" er energien til atomforfall. Utformingen av kraftreaktorer kan være forskjellige, men i henhold til driftsprinsippet kan de deles inn i to grupper - termiske nøytronreaktorer og raske nøytronreaktorer.

Kjernen i enhver reaktor er fisjon av tunge kjerner under påvirkning av nøytroner. Det er sant at det også er betydelige forskjeller. I termiske reaktorer er uran-235 spaltet av termiske nøytroner med lav energi, og danner dermed fisjon fragmenter og nye høyenergineutroner (de såkalte raske nøytronene). Sannsynligheten for absorpsjon av uran-235-kjernen (etterfulgt av fisjon) av et termisk nøytron er mye høyere enn for en rask, så nøytronene må reduseres. Dette gjøres ved hjelp av moderatorer - stoffer, i kollisjoner med kjerner som nøytroner mister energi. Lavanriket uran brukes vanligvis som drivstoff for termiske reaktorer, grafitt, lett eller tungt vann brukes som moderatorer, og vanlig vann brukes som kjølevæske. De fleste av de opererende atomkraftverkene er ordnet etter en av disse ordningene.

Raske nøytroner produsert ved tvungen kjernefysisk fisjon kan brukes uten noen bremsing. Ordningen er som følger: raske nøytroner dannet under fisjon av uran-235 eller plutonium-239 kjerner absorberes av uran-238 med dannelsen (etter to beta-forfall) av plutonium-239. Videre dannes 120-140 plutonium-239 kjerner for 100 adskilte kjerner av uran-235 eller plutonium-239. Det er sant at siden sannsynligheten for spaltning av kjerner av raske nøytroner er mindre enn av termiske, må drivstoffet berikes i større grad enn for termiske reaktorer. I tillegg er det umulig å fjerne varme med vann her (vann er moderator), så du må bruke andre kjølevæsker: vanligvis er dette flytende metaller og legeringer, fra veldig eksotiske varianter som kvikksølv (et slikt kjølevæske ble brukt i den første amerikanske eksperimentelle reaktoren Clementine) eller bly vismutlegeringer (brukt i noen reaktorer for ubåter- spesielt sovjetiske båter fra prosjekt 705) til flytende natrium (det vanligste alternativet i industrielle kraftreaktorer). Reaktorer som fungerer på denne måten kalles raske reaktorer. Ideen om en slik reaktor ble foreslått i 1942 av Enrico Fermi. Selvfølgelig viste militæret den mest ivrige interessen for denne ordningen: raske reaktorer under driften genererer ikke bare energi, men også plutonium for atomvåpen... Av denne grunn kalles raske reaktorer også oppdrettere (fra engelsk oppdretter - produsent).

Hva er inni ham

Den aktive sonen til en rask nøytronreaktor er ordnet som en løk, i lag. 370 drivstoffsenheter danner tre soner med ulik anrikning i uran-235 - 17, 21 og 26% (opprinnelig var det bare to soner, men for å utjevne energifrigjøringen ble det laget tre). De er omgitt av sideskjermer (tepper), eller avlssoner, der det finnes forsamlinger som inneholder utarmet eller naturlig uran, hovedsakelig bestående av isotopen 238. I endene av drivstoffstavene over og under kjernen er også utarmede uranpellets plassert, som danner endeskjermene (soner reproduksjon). BN-600-reaktoren tilhører oppdrettere (oppdrettere), det vil si at for 100 uran-235 kjerner atskilt i kjernen, blir 120-140 plutoniumkjerner produsert i side- og endeskjermene, noe som gjør det mulig å utvide avl av kjernebrensel. Drivstoffsenheter (FA) er et sett med drivstoffelementer (drivstoffstenger) samlet i ett hus - rør laget av spesialstål fylt med uranoksidpellets med forskjellig anrikning. For at drivstoffstavene ikke kommer i kontakt med hverandre og kjølevæsken kan sirkulere mellom dem, blir tynn ledning viklet på rørene. Natrium kommer inn i drivstoffenheten gjennom de nedre strupehullene og kommer ut gjennom vinduene i den øvre delen. I den nedre delen av drivstoffmonteringen er det et skaft satt inn i kontakten på samleren, i den øvre delen er det en hodedel, som enheten blir grepet under overbelastning. Drivstoffsenheter med forskjellige anrikninger har forskjellige seter, så det er rett og slett umulig å installere enheten på feil sted. For å kontrollere reaktoren brukes 19 kompenserende stenger som inneholder bor (nøytronabsorber) for å kompensere for drivstoffforbrenning, 2 automatiske kontrollstenger (for å opprettholde en gitt effekt) og 6 aktive beskyttelsesstenger. Siden den indre nøytronbakgrunnen til uran er lav, brukes en "bakgrunnsbelysning" for den kontrollerte lanseringen av reaktoren (og kontroll ved lave effektnivåer) - en fotoneutronkilde (gamma-emitter pluss beryllium).

Historiens sikksakk

Det er interessant at historien til verdens atomenergi begynte nettopp med en rask nøytronreaktor. 20. desember 1951 ble verdens første hurtigoppdretterreaktor EBR-I (Experimental Breeder Reactor) med en elektrisk kraft på bare 0,2 MW satt i drift i Idaho. Senere, i 1963, ble et atomkraftverk med en rask nøytronreaktor Fermi lansert i nærheten av Detroit - allerede med en kapasitet på ca. 100 MW (i 1966 skjedde det en alvorlig ulykke med smelting av en del av kjernen, men uten noen konsekvenser for miljø eller mennesker).

I Sovjetunionen, fra slutten av 1940-tallet, var Alexander Leipunsky engasjert i dette emnet, under hvis ledelse grunnlaget for teorien om raske reaktorer ble utviklet ved Obninsk Physics and Power Engineering Institute (IPPE) og flere eksperimentelle stands ble bygget, noe som gjorde det mulig å studere fysikk i prosessen. Som et resultat av forskningen som ble utført i 1972, ble det første sovjetiske atomkraftverket med hurtig nøytron bestilt i byen Shevchenko (nå Aktau, Kasakhstan) med BN-350-reaktoren (opprinnelig betegnet BN-250). Den produserte ikke bare elektrisitet, men brukte også varme til å avsalt vann. Snart ble det franske atomkraftverket med hurtigreaktoren Phenix (1973) og det britiske med PFR (1974), begge med en kapasitet på 250 MW, lansert.

Men på 1970-tallet begynte termiske reaktorer å dominere kjernekraft. Dette skyldtes forskjellige årsaker. For eksempel det faktum at raske reaktorer kan produsere plutonium, noe som betyr at dette kan føre til brudd på loven om ikke-spredning av atomvåpen. Mest sannsynlig var imidlertid hovedfaktoren at termiske reaktorer var enklere og billigere, designen ble testet på militære reaktorer for ubåter, og uran i seg selv var veldig billig. De industrielle hurtigneutronkraftreaktorene som gikk i drift etter 1980 kan telles på fingrene til den ene hånden over hele verden: disse er Superphenix (Frankrike, 1985-1997), Monju (Japan, 1994-1995) og BN-600 (Beloyarskaya NPP, 1980) , som for tiden er verdens eneste opererende industrielle kraftreaktor.

De kommer tilbake

Imidlertid blir oppmerksomheten til spesialister og publikum igjen nittet til atomkraftverk med raske nøytronreaktorer. Ifølge estimater gjort av International Atomic Energy Agency (IAEA) i 2005, er det totale volumet av utforskede uranreserver, som gruveutgiftene ikke overstiger $ 130 per kilo, omtrent 4,7 millioner tonn. IAEA anslår at disse reservene vil vare i 85 år (hvis vi tar utgangspunkt i behovet for uran for strømproduksjon på nivå med 2004). Innholdet av isotopen 235, som "brennes" i termiske reaktorer, i naturlig uran er bare 0,72%, resten er "ubrukelig" for termiske reaktorer, uran-238. Men hvis vi bytter til bruk av raske nøytronreaktorer som er i stand til å "brenne" uran-238, vil de samme reservene vare i mer enn 2500 år!

Reaktormonteringsverksted, der separate deler av reaktoren monteres fra separate deler ved bruk av SKD-metoden

Videre gjør raske reaktorer det mulig å implementere en lukket drivstoffsyklus (den er foreløpig ikke implementert i BN-600). Siden bare uran-238 blir “brent”, kan drivstoffet lastes på nytt i reaktoren etter ombehandling (utvinning av fisjonsprodukter og tilsetning av nye deler av uran-238). Og siden mer plutonium produseres i uran-plutonium-syklusen enn forråtnet, kan overflødig drivstoff brukes til nye reaktorer.

Videre kan denne metoden brukes til å behandle overskudd av våpenklasse plutonium, så vel som plutonium og mindre aktinider (neptunium, americium, curium) utvunnet fra brukt drivstoff i konvensjonelle termiske reaktorer (mindre aktinider er for tiden en veldig farlig del av radioaktivt avfall). Samtidig reduseres mengden radioaktivt avfall sammenlignet med termiske reaktorer mer enn tjue ganger.

Blind omstart

I motsetning til termiske reaktorer, er samlinger i BN-600-reaktoren plassert under et lag med flytende natrium, og derfor fjernes brukte enheter og installasjon av ferske på deres sted (denne prosessen kalles påfylling) i en helt lukket modus. I den øvre delen av reaktoren er det store og små rotasjonsplugger (eksentriske i forhold til hverandre, det vil si at deres rotasjonsakser ikke sammenfaller). En søyle med kontroll- og beskyttelsessystemer, samt en overbelastningsmekanisme med en gripetang, er montert på en liten rotasjonsplugg. Svingmekanismen er utstyrt med en "vanntetning" laget av en spesiell smeltbar legering. I normal tilstand er den fast, og for omlading oppvarmes den til smeltepunktet, mens reaktoren forblir helt forseglet, slik at frigjøring av radioaktive gasser praktisk talt er ekskludert. Lasteprosessen slår av mange trinn. Først bringes griperen til en av enhetene som er lokalisert i reaktorlageret til brukte enheter, henter den og overfører den til lossheisen. Deretter løftes den inn i overføringsboksen og plasseres i trommelen til brukte samlinger, hvorfra den etter rengjøring med damp (fra natrium) kommer inn i holdebassenget. På neste trinn henter mekanismen en av kjernesamlingene og overfører den til reaktorlageret. Etter det blir den nødvendige drivstoffsenheten fjernet fra trommelen til ferske enheter (i hvilke drivstoffsenhetene som har kommet fra fabrikken er installert på forhånd), installert i heisen til nye enheter, som mater den til omlastingsmekanismen. Den siste fasen er installasjon av drivstoffsenheter i den ledige cellen. I dette tilfellet pålegges visse begrensninger for driften av mekanismen av sikkerhetsmessige årsaker: for eksempel er det umulig å frigjøre to tilstøtende celler samtidig, i tillegg må alle kontroll- og beskyttelsesstenger være i kjernen under en overbelastning. Påfyllingsprosessen til en samling tar opptil en time, påfylling av en tredjedel av kjernen (ca. 120 drivstoffsenheter) tar omtrent en uke (i tre skift), denne prosedyren utføres hver mikrokampanje (160 effektive dager, når det gjelder full kapasitet). Det er sant at drivstoffutbrenningen nå er økt, og bare en fjerdedel av kjernen er overbelastet (omtrent 90 drivstoffsenheter). Samtidig har operatøren ikke direkte visuell tilbakemelding, og styres bare av indikatorene for rotasjonsvinklene til kolonnen og griperne (posisjonsnøyaktigheten er mindre enn 0,01 grader), ekstraksjon og innstillingskrefter.

Lastingsprosessen inkluderer mange trinn, utføres ved hjelp av en spesiell mekanisme og ligner et spill på "15". Det endelige målet er å få ferske samlinger fra den tilsvarende trommelen til ønsket spor, og de brukte samlingene i sin egen trommel, hvorfra de etter rengjøring med damp (fra natrium) vil falle i holdebassenget.

Glatt bare på papir

Hvorfor, med alle sine fordeler, har ikke raske nøytronreaktorer blitt utbredt? Dette er først og fremst på grunn av særegenheter ved utformingen. Som nevnt ovenfor kan vann ikke brukes som kjølevæske, siden det er en nøytronmoderator. Derfor brukes metaller i raske reaktorer hovedsakelig i flytende tilstand - fra eksotiske blyvismutlegeringer til flytende natrium (det vanligste alternativet for kjernekraftverk).

"I raske reaktorer er termiske belastninger og strålingsbelastninger mye høyere enn i termiske reaktorer," forklarer Mikhail Bakanov, sjefingeniør i Beloyarsk NPP, til PM. - Dette fører til behovet for å bruke spesielle konstruksjonsmaterialer for reaktorbeholderen og reaktorsystemene. Husene til drivstoffstavene og drivstoffaggregatene er ikke laget av zirkoniumlegeringer, som i termiske reaktorer, men av spesiallegerte kromstål, som er mindre utsatt for stråling 'hevelse'. over atmosfærisk. "

I følge Mikhail Bakanov var de største vanskelighetene forbundet med strålingshevelse og sprekkdannelse i de første årene av driften. Disse problemene ble imidlertid snart løst, nye materialer ble utviklet - både for drivstoff og for drivstoffstanghus. Men selv nå er kampanjene ikke begrenset så mye av drivstoffutbrenningen (som når 11% på BN-600), som av ressursen til materialene som drivstoff, drivstenger og drivstoffsenheter er laget av. Ytterligere driftsproblemer var hovedsakelig forbundet med lekkasjer av natrium i den sekundære kretsen, et kjemisk aktivt og brannfarlig metall som voldsomt reagerer på kontakt med luft og vann: ”Bare Russland og Frankrike har lang erfaring med å drive industrielle raske nøytronkraftreaktorer. Helt fra begynnelsen hadde både vi og franske spesialister de samme problemene. Vi har lykkes med å løse dem helt fra begynnelsen av, og tilbyr spesielle midler for å overvåke tettheten i kretsene, lokalisering og undertrykkelse av natriumlekkasjer. Og det franske prosjektet viste seg å være mindre forberedt på slike problemer, som et resultat, i 2009 ble Phenix-reaktoren endelig stengt. "

“Problemene var egentlig de samme,” legger Nikolay Oshkanov, direktør for Beloyarsk NPP, “men de ble løst her og i Frankrike på forskjellige måter. Da for eksempel hodet til en av forsamlingene var bøyd på Phenix for å gripe og losse den, utviklet franske spesialister et komplekst og ganske dyrt system for å "se" gjennom natriumlaget. Og da vi hadde det samme problemet, foreslo en av våre ingeniører å bruke et videokamera. huset i den enkleste utformingen, for eksempel en dykkerklokke, et åpent rør i bunnen med argon blåst ovenfra. Da natriumsmelten ble utvist, var operatørene i stand til å videokoble mekanismen og den bøyde enheten ble vellykket hentet.

Rask fremtid

"Det ville ikke være noen slik interesse for teknologien til raske reaktorer i verden hvis det ikke var for en vellykket langsiktig drift av BN-600," sier Nikolai Oshkanov. "Utviklingen av kjernekraft, etter min mening, er først og fremst knyttet til serieproduksjon og drift av raske reaktorer. ... De alene gjør det mulig å involvere alt naturlig uran i drivstoffsyklusen og dermed øke effektiviteten, samt redusere mengden radioaktivt avfall med titalls ganger. I dette tilfellet vil fremtiden for kjernekraft være veldig lys. ”

Ved NPP i Beloyarsk i Zarechny forbereder de seg på å installere en reaktor for en ny kraftenhet. For tiden driver BNPP verdens eneste kraftenhet med en rask nøytronreaktor med en kapasitet på 600 MW (den er den kraftigste i Midt-Ural), og nå bygges en ny, enda kraftigere enhet. Korrespondenten til Nakanune.RU har sett hvordan disse arbeidene går og er klar til å fortelle og vise hvordan fremtiden er. kjernereaktor, bygges ved et atomkraftverk i Sverdlovsk-regionen, og hva som gjør teknologien som brukes på BNPP unik.

Atomenergi viste seg å være en av de næringene som ikke ble berørt av krisen i Russland. Vel, eller nesten aldri berørt. Produksjonen av elektrisitet ved landets atomkraftverk vil forbli på samme nivå, og det er ikke mange problemer som vi måtte møte i andre områder. I tillegg løp byggherrer, som tidligere var tilbakeholdne med å bygge nye anlegg på rotasjonsbasis, tilbake til stasjonen, fordi deres konstruksjon er finansiert av staten. Vi besøkte en av disse byggeplassene - byggingen av den fjerde kraftenheten BN-800 til NPP i Beloyarsk.

Direktør for BNPP Nikolay Oshkanov (han er også stedfortreder daglig leder Energoatom Concern OJSC, forener ti atomkraftverk i landet) bemerker: "Det er ingen krise ved atomkraftverkene i Russland - ingen av krisefenomenene har påvirket oss og vil ikke påvirke oss." Imidlertid innrømmer han at reduksjonen i energiforbruk også påvirket kjernekraftindustrien - på noen av virksomhetens anlegg var blokkene i reserve, men innen 1. juni nådde den 100% av produksjonen.

På BNPP fortsetter arbeidet med byggingen av BN-800 (prosjektet blir implementert som en del av det føderale målprogrammet for utvikling av kjernekraft i Russland). For tiden driver stasjonen verdens eneste kraftenhet med en rask nøytronreaktor BN-600 i industriell klasse (dette er den tredje kraftenheten til BNPP, de to første er i ferd med å bli avviklet). Hva er særegenheten til teknologien til "raske" reaktorer, sier Nikolai Oshkanov selv:

"I programmet (FTP for utvikling av kjernekraft, - ca.) representeres BNPP av den fjerde kraftenheten som nyskapende teknologi - dette er en ny fase langs hvilken hele verden stormet, og her viste Russland seg, med eksemplet fra NPP i Beloyarsk, å være leder. Bare store land - USA, Frankrike, Japan, Russland, England - har råd til det - det vil si de som har bomben. Ikke DPRK, som stjal teknologien, men de som kan utvikle denne retningen. Hvorfor ble det laget "raske" reaktorer? I en "rask" reaktor oppnås rent plutonium av våpen. "

På BNPP brukes drivstoff til fredelige formål, teknologien gjør det mulig å utvide landets drivstoffenergibase og minimere mengden atomavfall.

Alt uran er delt i to deler: 0,7% er det som kan brukes i reaktorer, 99,3% er den såkalte "dump", det kan ikke brukes i reaktorer som finnes over hele verden, inkludert vår. land. En "rask" reaktor konverterer ubrukt uran-238 til plutonium-239 under påvirkning av raske nøytroner, "forklarer Nikolai Oshkanov.

Så etter å ha lastet 10 tonn plutonium i reaktoren, er 12 tonn allerede fjernet fra den, fordi plutonium var "omgitt" av uran, bemerker han. Dermed blir uranfallet drivstoff.

Denne teknologien har blitt brukt på BN-600 siden 1980, og BN-800 er designet for å løse problemet med en "lukket" kraftig syklus, som sikrer "sirkulasjon" av drivstoff mellom raske og termiske reaktorer.

I mellomtiden bekreftet Nikolai Oshkanov på en pressekonferanse sist fredag \u200b\u200bat oppstartdatoene flyttes fra 2012 til 2014. Problemet er ikke i krisen, men i utstyret, sier han.

I år ble det brukt 2 milliarder rubler på bygging av anlegget, utenom utstyrskostnadene. "I FTP er vi nummer tre når det gjelder timing. Den andre kraftenheten til Volgodonsk NPP går først, etterfulgt av den fjerde enheten til Kalinin NPP. sving, siden det ikke er strøm i Kaukasus og i Leningrad-regionen", - han sa.

Hovedproblemet som lanseringen av BN-800 utsettes for, er problemet med produksjon av unikt utstyr. "Problemet ligger i utstyret, det er unikt, det ble ikke laget på lenge, dette er ny teknologi, materialer. Hele fabrikker måtte gjenopplives av hensyn til en enhet. Alt ekstrautstyr er laget, bare det er ingen reaktor med en turbin," sa direktøren for BNPP.

Imidlertid, hvis arbeidet med konstruksjonen av reaktoren nærmest er etter planen (den vil bli levert til anlegget av Podolsk-anlegget oppkalt etter Ordzhonikidze), så er den største vanskeligheten i produksjonen av turbinen (United Machine Plants er engasjert i den).

Det faktum at arbeiderne passet inn i timeplanen for bygging av reaktoren (hvor det radioaktive utstyret vil være plassert), var vi i stand til å sikre oss i reaktormonteringsfartøyet.

Byggingen av reaktorsamlingsbygningen ble bygget tilbake på 1980-tallet, men da ble arbeidet med byggingen av BN-800 stoppet, og gjenopptatt for bare tre år siden. Først i 2008 begynte utvidelsen av reaktoren - den kommer delvis fra anlegget i Podolsk, forklarer Alexey Chernikov, nestleder for installasjonsavdelingen i Beloyarsk.

Det forventes at installasjonen av reaktoren i gruven vil begynne i august-september i år.

I mellomtiden, med start fra 1. juli, kan atomindustrien møte ubehagelige endringer. Fra denne datoen vil kraftindustrien bytte til en "50 til 50" driftsordning: 50% av energien vil bli solgt til fritt marked og 50% til fast rente. Det er allerede beregnet at som et resultat vil betalingen for strøm til befolkningen øke. "Det er en variant som gjør at problemet vil bli løst på bekostning av kjernekraft," sier Nikolai Oshkanov. Siden strøm produsert av kjernefysisk industri er billigere når det gjelder kostnader, kan "kostnader" pålegges denne industrien.

Imidlertid ser direktøren for BNPP på "atomfremtiden" som en helhet med håp: "Verden er vitne til en" atomrenessanse "- byggingen av atomkraftverk har" klatret "som i gamle dager, Russland bygger i Kina, India, bare det er" ikke tillatt inn i Europa. " I Russland er ikke hovedproblemet ressurser, men levering av dem. "

"Som befolkningen spør, så blir det," kommenterer han industriens utsikter, og ikke skjuler ytterligere planer for selve BNPP - allerede i 2020 har de tenkt å begynne å bygge den femte kraftenheten, BN-1200.