Laten we beginnen met een feit: China's eerste snelle reactor (China Experimental Fast Reactor) werd gebouwd in de hoofdstad - in het zuidwesten van Peking, ongeveer 45 kilometer van het centrum. Hier, achter de zesde transportring, bevindt zich het China Institute of Atomic Energy (CIAE). Als je wilt - een analoog van het Kurchatov-instituut, dat voortkwam uit het geheime laboratorium nr. 2 aan de noordwestelijke rand van Moskou.
De speciale correspondent van Rossiyskaya Gazeta en de filmploeg van de tv-zender Russia 24 waren de eerste buitenlandse journalisten die toegang kregen tot de nucleaire faciliteit in Peking. Voorheen waren er alleen nucleaire specialisten die hielpen bij de bouw en lancering van het ERK.
“Ons Instituut voor Atoomenergie, nu ook bekend als het Instituut voor Moderne Fysica van de Chinese Academie van Wetenschappen, werd opgericht in 1950”, begroette president-directeur van CIAE, de heer Wan Gang, de journalisten uit Rusland. - Een andere zeer belangrijke datum voor ons is 27 september 1958, toen de eerste zwaarwateronderzoeksreactor werd gelanceerd op het grondgebied van het Instituut met de hulp van de USSR. In dezelfde 58, met de deelname van Sovjet-specialisten, werd hier de eerste versneller-cyclotron gelanceerd …
"Plan 863": stap voor stap
Nu, meer dan vijftig jaar later, zijn de eerste onderzoeksfaciliteiten buiten gebruik gesteld. De cyclotron is volgens de directeur van het instituut ontmanteld, omdat er alleen een grote magneet overbleef als herinnering. Het gebouw van de eerste reactor is bewaard gebleven, zoals we konden zien door erheen te gaan via een groot, verzorgd instituutspark met keurig verharde voetpaden. In het centrale deel stopten we een minuut voor de marmeren bustes van atoomwetenschappers - de beroemdheden van hun Chinese Atomic Project.
Ze verbergen hun deelname aan onderzoek en ontwikkeling niet, die dienden om de eerste atoombommen (1964) en vervolgens waterstof (1967) voor de VRC te maken, integendeel, ze zijn er trots op. Evenals een bijdrage aan de oprichting van de eerste nucleaire onderzeeër (1971) voor de Chinese marine en de eerste satelliet (1971) van de aarde gelanceerd in het hemelse rijk.
Maar nu, volgens de directeur van het instituut, is de belangrijkste taak van het team onder leiding van hem de ontwikkeling van kernenergie, inclusief kernenergie op een nieuw technologisch platform. In China, benadrukte de heer Wan Gang, is op dit gebied een ontwikkelingsstrategie in drie fasen aangenomen: een thermische reactor - een snelle reactor - een thermonucleaire reactor.
Wat betreft traditionele reactoren, waarin uranium-235-kernen worden gesplitst door zogenaamde thermische (trage) neutronen, zijn ze in China al lang van een puur wetenschappelijke sfeer naar het gebied van commerciële exploitatie verhuisd. Volgens officiële gegevens gepresenteerd op AtomExpo-2015 in Moskou door het staatsbedrijf CNNC, heeft het negen kerncentrales in bedrijf, zijn er twaalf in aanbouw en zijn er nog meer gepland. Het doel is om het aandeel kernenergie tegen 2020 te verhogen tot zes procent (80 GW), en in de toekomst Frankrijk in deze indicatoren in te halen of zelfs te overtreffen.
Het aandeel van nucleaire opwekking in de totale energiebalans van China bedraagt tot nu toe ongeveer twee procent. Maar dit is voor nu. De leertijd, toen hier de eerste kerncentrales werden gebouwd volgens Franse, Canadese, Amerikaanse, Russische projecten, gaat snel voorbij. De meeste nieuw gebouwde elektriciteitscentrales gebruiken al reactoren en andere belangrijke apparatuur van Chinese of gezamenlijke ontwikkeling of zijn van plan deze te gebruiken. Dat wil zeggen, de eerste fase - verschillende soorten thermische reactoren - heeft China uitgewerkt en gaat figuurlijk gesproken naar het tweede niveau.
In het staatsplan voor de ontwikkeling van geavanceerde technologieën, of, zoals het vaker wordt genoemd, in het "plan 863", wordt de ontwikkeling van snelle reactoren als een topprioriteit vermeld. Dezelfde taak was opgenomen in het middellangetermijnprogramma voor de ontwikkeling van wetenschap en technologie voor 2006-2020.
Ze begonnen echter eind jaren 60 van de vorige eeuw nauwkeurig te kijken naar snelle reactoren, ook wel fokkers genoemd, achter de Grote Muur. Tegen die tijd was het bekend dat het idee van uitgebreide reproductie van nucleaire brandstof (fokker - met andere woorden, een fokker) in januari 1943 in de VS werd uitgedrukt door Leo Szilard en werd opgepikt in de USSR. Sinds 1949 werd onder leiding van academicus Alexander Leipunsky in de Sovjet-Unie een veelzijdig onderzoekswerk uitgevoerd om snelle reactoren te creëren. Maar de eerste experimentele kweekreactor met een thermisch vermogen van 0,2 MW werd op 20 december 1951 gelanceerd in de Verenigde Staten, in het nucleaire centrum in Idaho.
In de USSR werd vier jaar later een soortgelijke faciliteit in gebruik genomen in Obninsk (regio Kaluga), waar het Physics and Power Engineering Institute is gevestigd en waar de academicus Leipunsky op dat moment werkte. Een jaar later werd op dezelfde plaats, in Obninsk, een experimentele reactor BR-2 gelanceerd: metallisch plutonium diende als brandstof en kwik werd gebruikt als koelmiddel.
In dezelfde 1956 begon een consortium van verschillende Amerikaanse bedrijven met de bouw van een 65 MW Fermi-1 demonstratieveredelaar. Tien jaar later gebeurde er een ongeluk met het smelten van de kern. De reactor werd tegen hoge kosten ontmanteld, waarna de interesse van de Amerikaanse industrie voor dit onderwerp verflauwde.
Ondertussen werd in de USSR een experimentele BR-5 gebouwd en gelanceerd (na reconstructie werd het bekend als BR-10) - in Obninsk. En bij het Institute of Atomic Reactors in Dimitrovgrad (regio Ulyanovsk) - een multifunctionele BOR-60, waarin MOX-brandstof (een mengsel van uranium en plutoniumdioxide) werd gebruikt en vloeibaar natrium als koelmiddel. BOR-60 is nog steeds in gebruik en er is een mogelijkheid om de werking ervan te verlengen tot 2019.
Frankrijk besteedde vijf miljard dollar aan de bouw van een grootschalige kerncentrale met een Superphenix snelle neutronenreactor, maar vanwege problemen met de plutonium-aangedreven kern werd deze faciliteit in 1996 stilgelegd …
De enige (over de hele wereld!) werkende reactor met snelle neutronen is de BN-600-reactor in de derde eenheid van de kerncentrale van Beloyarsk. Het is de recordhouder voor de anciënniteit - het is in commerciële exploitatie sinds 1980 en kan worden verlengd tot 2030. Bovendien is het de krachtigste natriumgekoelde snelle reactor tot nu toe.
Eerst in de nieuwe eeuw
voorbereidende procedures voor het opstarten van de stroomvoorziening. Beide reactoren werden geboren in het Experimental Design Bureau of Mechanical Engineering genoemd naar V. I. Afrikantova. Academicus Fyodor Mitenkov, wetenschappelijk directeur van OKBM, ontving in 2004 de International Global Energy Prize voor zijn uitstekende bijdrage aan de ontwikkeling van fysieke en technische fundamenten en de oprichting van snelle neutronenreactoren.
Zoals de ontwerpers verzekeren, heeft het BN-800-project belangrijke innovaties doorgevoerd om de nucleaire en stralingsveiligheid te verbeteren. Ze zijn gebaseerd op passieve principes, wat betekent dat hun effectiviteit niet afhankelijk is van de betrouwbaarheid van de werking van hulpsystemen en de menselijke factor.
Met dit alles is volledig rekening gehouden bij het ontwerpen van het ERK - de eerste en tot nu toe enige snelle neutronenrector die in de 21e eeuw werd gebouwd, getest en officieel in gebruik werd genomen. Het Chinese Instituut voor Atoomenergie is hier bijzonder trots op en bedankt de Russische collega's voor de actieve hulp.
De eerste contacten tussen specialisten van beide landen over dit project begonnen in 1992. De werkgroep van Russische zijde omvatte medewerkers van het OKBM im. Afrikantov (Nizjni Novgorod), het St. Petersburg Instituut "ATOMPROEKT" en het Instituut voor Natuurkunde en Energietechniek (Obninsk, Regio Kaluga).
“Onze specialisten hadden toen al een idee over snelle reactoren met een natriumkoelmiddel”, zegt de directeur van het instituut, Wan Gang. - Daarnaast bestudeerden we thermische hydraulica, neutronenfysica, materiaalkunde, eigenaardigheden van het omgaan met splijtstof en speciale apparatuur. Onderweg werden de doelstellingen van het hele project verduidelijkt. Ten eerste de oprichting van de reactorfabriek zelf. Er werd bepaald dat het een experimentele reactor zou worden met een thermisch vermogen van 65 megawatt en een elektrisch vermogen van 20 megawatt. Ten tweede de ontwikkeling van nieuwe technologieën. Ten derde, opleiding. En al in de finale - de geplande tests, onderzoek, experimenten. We hadden het CEFR nodig als basis, een platform, zodat we, na de nodige ervaring te hebben opgedaan, konden toewerken naar het creëren van een demonstratie, en vervolgens seriële, commerciële krachtcentrales van kerncentrales met snelle neutronenreactoren.
Net als in Rusland, alleen strenger
Het conceptuele CEFR-project is ontwikkeld door Chinese specialisten en ter overweging voorgelegd aan de Russische collega's. Vervolgens werd, rekening houdend met de ontvangen opmerkingen en tegenvoorstellen, het hele concept, met inbegrip van de technische vereisten en de belangrijkste componenten van de reactor, tijdens een gezamenlijke vergadering in mei 1993 in detail besproken en op het hoogste niveau goedgekeurd.
In de tweede helft van de jaren 90 begon de fase van technisch ontwerp. De reeds genoemde OKBM, St. Petersburg ATOMPROEKT, FEI en OKB Gidropress (Podolsk, regio Moskou) vormden, in de woorden van hun Chinese collega's, "projectsamenwerking" en werkten op een gecoördineerde manier, professioneel, rekening houdend met alle vereisten en wensen van de klant. En de aanvankelijke richtlijnen van Chinese zijde waren zelfs strenger dan de normen voor stralingsveiligheid, normen voor radioactieve lozingen en -lozingen, noodsituaties die op dat moment van kracht waren in de Russische kernenergie-industrie.
"Sinds er werd besloten om CEFR te bouwen binnen de grenzen van Peking, en dit is niet alleen een grote stad - de hoofdstad van China, hebben we speciale eisen gesteld aan het waarborgen van de veiligheid", legt Xu Mi, de hoofdwetenschapper van CNNC, academicus van de Chinese Academy of Engineering, tijdens een ontmoeting met Russische journalisten. - Hoewel de kans op kernsmelting in deze reactor verwaarloosbaar klein is, hebben we aangedrongen op een passieve restwarmteafvoer. En - bij de installatie van een opvangbak voor een hypothetische smelt van de kern. De belangrijkste circulatiepompen (MCP's) werden besteld in Rusland, maar in geval van noodkoeling werd hen gevraagd een vliegwiel aan hun ontwerp toe te voegen, waardoor de uitlooptijd van de MCP werd verlengd, dat wil zeggen de circulatie van het koelmiddel in het geval dat van vermogensverlies…
Volgens Xu Mi zou het in geval van een noodsituatie of zelfs buiten het ontwerpongeval niet nodig moeten zijn om de bevolking te evacueren - alles moet binnen de krachtbron of binnen de grenzen van het beschermde gebied worden gelokaliseerd. Het National Nuclear Safety Agency van de Volksrepubliek China beschouwde een dergelijke campagne niet als herverzekering en ondersteunde het standpunt van hun wetenschappers.
“Van de muur van het gebouw waarin het ERK is gemonteerd tot het hek dat het instituut omsluit, is het immers maar 153 meter”, benadrukt de academicus met een zachte glimlach. - En dan leven mensen gewoon. Ze mogen niet in gevaar worden gebracht. Daarom zijn we vandaag, terugkijkend, tevreden dat de criteria die we naar voren brengen voldoen aan de veiligheidsnormen en vereisten voor reactoren van de vierde generatie.
In juli 2000 werd in aanwezigheid van de Russische president Vladimir Poetin en de Chinese president Jiang Zemin de ERK-bouwovereenkomst ondertekend. In september van datzelfde jaar werd Wan Gang benoemd tot directeur van de reactor in aanbouw; nu is hij directeur van het hele instituut en herinnert hij zich de gebeurtenissen op zijn grondgebied tot in detail.
- Het duurde slechts twee jaar vanaf het storten van het eerste beton tot de installatie van het plafond boven het reactorgebouw (augustus 2002). Eind 2008 was de installatie van het reactorblok gereed. In mei 2009 begon het vullen van het circuit met natrium. In juni 2010 begonnen ze brandstof in de reactor te laden en al op 21 juli bereikten ze voor het eerst kritiek. Precies een jaar later, op 21 juli 2011, konden we de capaciteit verhogen tot 40 procent van het nominale, wat op dat moment een mijlpaal voor ons was…
Infographics WG / Anton Perepletchikov / Leonid Kuleshov / Maria Pakhmutova / Alexander Emelianenkov
Om dit mogelijk te maken, in het ontwerpbureau en bij de ondernemingen van Rosatom die in samenwerking met Chinese partners betrokken zijn, in 2003-2005, de belangrijkste circulatiepompen van de primaire en secundaire circuits, tussenwarmtewisselaars, een stoomgenerator en apparaten voor het herladen werden ontworpen, vervaardigd en naar hun bestemming gestuurd brandstof - slechts zeven soorten kritieke apparatuur in de reactorinstallatie, instrumentatie en brandstof voor de eerste drie ladingen.
Maar daarvoor werden technische projecten van het monitoring- en controlesysteem (MCS van de kerncentrale), het technisch ontwerp van de reactorinstallatie en het technisch ontwerp van het hoofdgebouw van de kerncentrale ontwikkeld. Russische specialisten zijn hun contractuele verplichtingen volledig en op tijd nagekomen.
Leer de leerling iemand te hebben om van te leren
De door Rusland geleverde hightech 'hardware' zou ijzer zijn gebleven en een kernreactor zou nauwelijks een effectief hulpmiddel zijn geworden voor onderzoekers als de opleiding van het bedienend personeel niet op tijd was geregeld. En daar zijn ze ruim van tevoren mee begonnen.
De huidige adjunct-directeur voor operaties en veiligheid van het CEFR, Wu Chunliang, behoort tot de eerste lichting senior reactorcontrole-ingenieurs die in Rusland zijn opgeleid. In 2002 werden ze opgeleid in het RIAR Training Center - Dimitrovgrad, regio Ulyanovsk. Daar konden ze ook de multifunctionele reactor BOR-60 in werking zien en er training in krijgen. Toen, al onder het fysieke opstartprogramma, studeerden ze aan speciale stands van het Physics and Power Engineering Institute in Obninsk en het Afrikantov OKBM in Nizhny Novgorod.
"Na thuiskomst hebben we samen met Russische specialisten deelgenomen aan de inbedrijfstelling van verschillende ERK-systemen en -apparatuur", zegt Wu Chunliang, die ons ontmoette in de controlekamer. - Daarna deden we een examen georganiseerd door het Nationaal Agentschap voor Nucleaire Veiligheid. In 2008 ontvingen ze licenties voor het recht om dergelijke werkzaamheden uit te voeren en werden ze de controle-operators van de eerste batch. En toen werd de training van de tweede lichting operators al thuis uitgevoerd - voornamelijk op het ERK zelf.
Als gevolg hiervan heeft zich volgens Wu Chunliang een compleet en holistisch trainingssysteem ontwikkeld. 55 operators, waaronder vrouwen, hebben al een vergunning gekregen van de toezichthoudende autoriteit om de experimentele reactor te exploiteren.
Op het moment van ons gesprek waren er slechts twee operators bij het bedieningspaneel en één, de ploegleider, stond achter hen. Zoals ze hebben uitgelegd, is dit voldoende om betrouwbaar, zonder gedoe en nervositeit, alle parameters van de reactorinstallatie te bewaken en toezicht te houden op het preventieve werk dat van tijd tot tijd wordt uitgevoerd aan apparatuur in beperkte gebieden.
Na het horen van deze uitleg kon ik het niet laten en vroeg wat er in grote rode hiërogliefen op de muur achter de controlekameroperators stond?
- Dit is het motto of, zo je wilt, het levensprincipe van het hele instituut, - de adjunct-directeur van het CEFR glimlachte en werd meteen serieus. - Je kunt het zo vertalen. Geef eerst al je kracht, jezelf, voor het welzijn van het moederland en de staat. Ten tweede, wees altijd een stap voor, bestudeer de ervaring van anderen, vind en introduceer nieuwe dingen. En ten derde: blijf in alles eerlijk, koester vertrouwen, handhaaf persoonlijke bescheidenheid.
Een goed motto, zie je.
En het is geen overbodige bijlage bij de vergunning van de exploitant van een nucleaire installatie.
