In Rusland wordt gewerkt aan een revolutionaire kernreactor van de vierde generatie. We hebben het over de BREST-reactor, waaraan momenteel wordt gewerkt door bedrijven die deel uitmaken van het staatsbedrijf Rosatom. Deze veelbelovende reactor wordt gebouwd als onderdeel van het Breakthrough-project. BREST is een project van snelle neutronenreactoren met een loden koelvloeistof, een dubbelcircuit warmteoverdracht naar de turbine, evenals superkritische stoomparameters. Het project wordt sinds eind jaren tachtig in ons land ontwikkeld. De belangrijkste ontwikkelaar van deze reactor is NIKIET genoemd naar N. A. Dollezhal (Research and Design Institute of Power Engineering).
Tegenwoordig voorzien kerncentrales Rusland van 18% van de elektriciteit die het opwekt. Kernenergie is erg belangrijk in het Europese deel van ons land, vooral in het noordwesten, waar het goed is voor 42% van de elektriciteitsopwekking. Momenteel zijn er 10 kerncentrales in Rusland, die 34 elektriciteitscentrales exploiteren. De meeste van hen gebruiken laagverrijkt uranium als brandstof met een gehalte aan de isotoop uranium-235 van 2-5%. Tegelijkertijd wordt de brandstof in de kerncentrale niet volledig verbruikt, wat leidt tot de vorming van radioactief afval.
Rusland heeft al 18 duizend ton verbruikt uranium verzameld en elk jaar neemt dit aantal toe met 670 ton. In totaal is er 345 duizend ton van dit afval in de wereld, waarvan 110 duizend ton in de Verenigde Staten. Het probleem met de verwerking van deze afvalstoffen zou kunnen worden opgelost door een nieuw type reactor, die in een gesloten kringloop zou werken. De oprichting van een dergelijke reactor zou helpen om de lekkage van militaire nucleaire technologie het hoofd te bieden. Dergelijke reactoren zouden veilig aan alle landen ter wereld kunnen worden geleverd, omdat het in principe onmogelijk zou zijn om de grondstoffen te verkrijgen die nodig zijn voor het maken van kernwapens op hen. Maar hun belangrijkste voordeel zou veiligheid zijn. Dergelijke reactoren zouden zelfs op oude, verbruikte splijtstof kunnen worden gestart. Volgens A. Kryukov, doctor in de fysische en wiskundige wetenschappen, vertellen zelfs vrij ruwe berekeningen ons dat de reserves aan verbruikt uranium die zijn verzameld in de loop van 60 jaar dat de nucleaire industrie in bedrijf is geweest, voldoende zullen zijn voor honderden jaren van energieopwekking.
De BREST-reactoren zijn een revolutionair project in deze richting. Deze reactor past goed in de context van de toespraak van Vladimir Poetin op de millenniumtop bij de VN in september 2000. Als onderdeel van zijn rapport beloofde de Russische president de wereld een nieuwe kernenergie: veilig, schoon, exclusief wapengebruik. Sinds die presentatie is er aanzienlijke vooruitgang geboekt bij de uitvoering van het Breakthrough-project en de oprichting van de BREST-reactor.
Algemeen beeld van de BREST-300-reactor
Aanvankelijk werd de BREST-eenheid ontworpen, die een krachtbron zou leveren met een vermogen van 300 MW, maar later verscheen er een project met een verhoogd vermogen van 1200 MW. Tegelijkertijd hebben de ontwikkelaars op dit moment al hun inspanningen geconcentreerd op de minder krachtige reactor BREST-OD-300 (experimentele demonstratie) in verband met de ontwikkeling van een groot aantal nieuwe ontwerpoplossingen en plannen om deze te testen op een relatief klein en goedkoop project in uitvoering. Daarnaast is het gekozen vermogen van 300 MW (elektrisch) en 700 MW (thermisch) het minimaal benodigde vermogen om de splijtstofkweekverhouding in de reactorkern gelijk aan één te krijgen.
Momenteel wordt het "Breakthrough" -project geïmplementeerd op de locatie van de onderneming van het staatsbedrijf "Rosatom" van de Siberian Chemical Combine (SCC) op het grondgebied van de gesloten territoriale eenheid (ZATO) Seversk (regio Tomsk). Dit project omvat de ontwikkeling van technologieën voor het sluiten van de splijtstofkringloop, waarnaar in de toekomst veel vraag zal zijn in de kernenergie-industrie. De uitvoering van dit project in de praktijk voorziet in de creatie van een pilootdemonstratie-energiecomplex bestaande uit: BREST-OD-300 - een snelle neutronenreactor met een loden vloeibaar-metaalkoelmiddel met een stationaire splijtstofcyclus en een speciale module voor fabricage / renovatie brandstof voor deze reactor, evenals een module voor de opwerking van de verbruikte splijtstof. Het is de bedoeling om de BREST-OD-300-reactor in 2020 te lanceren.
De algemene ontwerper van het pilot demonstratie-energiecomplex is de St. Petersburg VNIPIET. De reactor wordt gebouwd door NIKIET (Moskou). Eerder werd gemeld dat de ontwikkeling van de BREST-reactor wordt geschat op 17,7 miljard roebel, de bouw van een opwerkingsmodule voor verbruikte splijtstof - 19,6 miljard roebel, een fabricagemodule en een opstartcomplex voor brandstofrenovatie - 26,6 miljard roebel. De belangrijkste taak van het te creëren energiecomplex moet de ontwikkeling zijn van de technologie voor de exploitatie van een nieuwe reactor, de productie van nieuwe splijtstof en de technologie voor de opwerking van verbruikte splijtstof. Om deze reden zal de beslissing om de BREST-OD-300-reactor in de energiemodus te lanceren om elektriciteit op te wekken pas worden genomen nadat alle onderzoekswerkzaamheden aan het project zijn voltooid.
De bouwplaats van het BREST-300-energiecomplex bevindt zich in het gebied van de radiochemische fabriek van de Siberian Chemical Combine. Het werk aan deze site begon in augustus 2014. Volgens Sergei Tochilin, algemeen directeur van SKhK, is hier al een verticale nivellering uitgevoerd met het afgraven van een miljoen kubieke meter grond, zijn kabels gelegd, zijn industriële waterleidingen geïnstalleerd en zijn andere bouwwerkzaamheden afgerond. Momenteel zetten de aannemer "Java-Stroy" en de Seversky-onderaannemer "Spetsteplokhimmontazh" het complex van werken met betrekking tot de voorbereidende periode voort. Vandaag werken er 400 mensen op de bouwplaats, met de toename van het werktempo op de faciliteit, zal het aantal bouwers groeien tot 600-700 mensen. De staatsinvesteringen in dit project worden ruwweg geschat op 100 miljard roebel, volgens de persdienst van de Siberian Chemical Combine.
In het grootste gesloten bestuurscomplex van ons land wordt gefaseerd gebouwd aan een experimenteel demonstratie-energiecomplex. De eerste die een nitridebrandstoffabriek bouwt, zal naar verwachting in 2017-2018 in gebruik worden genomen. In de toekomst zal de brandstof die in deze fabriek wordt geproduceerd naar de experimentele demonstratiereactor BREST-300 gaan, waarvan de bouw in 2016 zal beginnen en in 2020 zal worden voltooid, dit zal de voltooiing zijn van de tweede fase van het project. De derde fase van het werk betreft de bouw van een andere fabriek voor de opwerking van verbruikte splijtstof. Het Breakthrough-project moet in 2023 volledig operationeel zijn. Dankzij de uitvoering van dit ambitieuze project zouden er ongeveer 1,5 duizend nieuwe banen moeten ontstaan in de stad Seversk. 6-8 duizend werknemers zullen rechtstreeks deelnemen aan de bouw van de BREST-300-installatie.
Zoals het hoofd van het BREST-300-reactorproject Andrei Nikolaev zei, zal het experimentele demonstratie-energiecomplex in de stad Seversk de BREST-OD-300-reactorfabriek met een stationaire splijtstofcyclus omvatten, evenals een complex voor de productie van "kernbrandstof van de toekomst." We hebben het over nitridebrandstof voor snelle reactoren. Aangenomen wordt dat het op dit type brandstof is dat vanaf de jaren 20 van de eenentwintigste eeuw de hele kernenergie-industrie zal functioneren. Het is de bedoeling dat de experimentele BREST-300-reactor de eerste snelle neutronenreactor ter wereld wordt met een koelmiddel voor zware vloeibare metalen. Volgens het project zal de verbruikte splijtstof in de BREST-300-reactor worden opgewerkt en vervolgens opnieuw in de reactor worden geladen. Voor de eerste belading van de reactor is in totaal 28 ton brandstof nodig. Momenteel wordt de analyse van verbruikte splijtstof uit de opslagfaciliteiten van de Siberian Chemical Combine uitgevoerd - het is mogelijk dat een bepaalde hoeveelheid producten met een plutoniumelement kan worden gebruikt bij de productie van brandstof voor de experimentele BREST-reactor.
De BREST-300-reactor zal een aantal belangrijke voordelen hebben op het gebied van operationele veiligheid ten opzichte van elke reactor die momenteel in bedrijf is. Deze reactor kan zichzelf uitschakelen in geval van afwijking van parameters. Bovendien gebruikt een snelle neutronenreactor brandstof met een lagere reactiviteitsmarge en wordt een snelle neutronenversnelling en de daaropvolgende mogelijkheid van een explosie eenvoudig uitgesloten. Lood is, in tegenstelling tot natrium dat tegenwoordig als warmtedrager wordt gebruikt, passief en vanuit het oogpunt van chemische activiteit is lood veiliger dan natrium. Dichte nitridebrandstof verdraagt temperatuuromstandigheden en mechanische defecten gemakkelijker, het is betrouwbaarder dan oxidebrandstof. Zelfs de meest extreme sabotageongevallen met de vernietiging van externe barrières (vatdeksels, reactorgebouwen, enz.) zullen niet kunnen leiden tot radioactieve lozingen die evacuatie van de bevolking en daaropvolgende langdurige vervreemding van land zouden vereisen, zoals gebeurde tijdens het ongeluk in Tsjernobyl in 1986.
De voordelen van de BREST-reactor zijn onder meer:
- natuurlijke stralingsveiligheid bij alle soorten ongevallen om externe en interne redenen, waaronder sabotage, waarvoor geen evacuatie van de bevolking nodig is;
- langdurige (bijna onbeperkt in tijd) brandstofvoorziening door efficiënt gebruik van natuurlijk uranium;
- non-proliferatie van kernwapens op de planeet door het elimineren van de productie tijdens de operatie van plutonium van wapenkwaliteit en de implementatie van on-site technologie voor de opwerking van droge splijtstof zonder scheiding van plutonium en uranium;
- milieuvriendelijkheid van energieproductie en daaropvolgende afvalverwijdering door een gesloten splijtstofkringloop met transmutatie van langlevende splijtingsproducten, transmutatie en verbranding van actiniden in een reactor, zuivering van radioactief afval uit actiniden, vasthouden en verwijderen van radioactief afval zonder de natuurlijke stralingsbalans;
- economisch concurrentievermogen, dat wordt bereikt dankzij de natuurlijke veiligheid van de kerncentrale en de technologie van de geïmplementeerde brandstofcyclus, het voeden van de reactor met slechts 238U, afwijzing van complexe technische veiligheidssystemen, hoge loodparameters, die het bereiken van superkritische parameters van het stoomturbinecircuit en hoge efficiëntie van de thermodynamische cyclus, vermindering van bouwkosten.
Projectbeeld van het BREST-complex. 1 - reactor, 2 - turbinekamer, 3 - SNF-opwerkingsmodule, 4 - productiemodule voor verse splijtstof.
De combinatie van mononitridebrandstof, natuurlijke eigenschappen van het loodkoelmiddel, ontwerpoplossingen van de kern en koelcircuits, fysieke kenmerken van een snelle reactor brengt de BREST-reactor naar een kwalitatief nieuw niveau van natuurlijke veiligheid en maakt het mogelijk om stabiliteit te garanderen zonder actieve activering middel van noodbescherming bij zeer ernstige ongevallen, die onoverkomelijk zijn voor een van de bestaande en geplande reactoren in de wereld:
- zelfrijdend kanon van alle beschikbare regelgevende instanties;
- uitschakeling (storing) van alle pompen van het 1e circuit van de reactor;
- uitschakeling (storing) van alle pompen van het 2e circuit van de reactor;
- drukverlaging van het rectoraatsgebouw;
- breuk van stoomgeneratorbuizen of pijpleidingen van het secundaire circuit op een willekeurige sectie;
- het opleggen van verschillende ongevallen;
- Onbeperkte tijd cooldown bij volledige uitschakeling.
Het door Rosatom uitgevoerde Breakthrough-project is gericht op het creëren van een nieuw technologisch platform voor de Russische nucleaire industrie met een gesloten splijtstofkringloop en het oplossen van het probleem van verbruikte splijtstof en radioactief afval (RW). Het resultaat van de implementatie van dit ambitieuze project zou de creatie moeten zijn van een concurrerend product dat de Russische technologieën de komende 30-50 jaar een leidende rol zal spelen in de wereldkernenergie-industrie, en in het algemeen in het wereldwijde energiesysteem.
