Rússia va fer un gran avenç en l'energia nuclear

2024 Autora: Seth Attwood | [email protected]. Última modificació: 2023-12-16 16:00

El projecte "Breakthrough": el reactor nuclear Brest-300 en construcció prop de Tomsk, obrirà una nova pàgina al sector energètic de la Terra. Rússia està creant el primer Perpetuum Mobile del món amb una capacitat de 300 MW: una central nuclear amb un cicle de combustible tancat. El projecte amb el nom que s'explica per si mateix "Avenç" promet energia sense perill, sense mineria d'urani i supera els competidors durant dècades …

Quaranta-tres hectàrees de territori, murs monolítics grisos, ferramentes que sobresurten abundantment al cel, grues i 600 treballadors. Tres anys després, en aquest lloc, en una ciutat tancada Seversk, a 25 quilòmetres de Tomsk, començarà a funcionar el primer del mónPerpetuum Mobile amb una capacitat de 300 megawatts és una central nuclear amb un cicle de combustible tancat i plom fos com a refrigerant. L'empresa s'anomena experimental, ja que les supertecnologies per a ella fins ara es calculen només en models matemàtics. Tanmateix, després d'haver-los comprovat en un reactor en funcionament, els nostres científics nuclears rebran una central nuclear de referència de nova generació, separant-se dels competidors de Toshiba, Areva i altres durant dècades. El projecte, que té un nom que s'explica per si mateix " Avenç", Promet energia sense perilli, el més important, sense extracció d'urani.

Els escèptics i l'àtom pacífic

Unes paraules per a aquells que consideren l'àtom pacífic com una relíquia. La necessitat d'energia de la humanitat es duplica cada 20 anys. La crema de petroli i carbó condueix a la formació anual d'uns mig mil milions de tones de diòxid de sofre i òxids de nitrogen, és a dir, 70 quilos de substàncies nocives per a cada habitant de la terra. L'ús de les centrals nuclears elimina aquest problema. A més, les reserves de petroli són limitades, i la intensitat energètica d'una tona d'urani-235 és aproximadament igual a la intensitat energètica de dos milions de tones de gasolina.

El cost també és important. En una central hidroelèctrica, un quilowatt-hora d'electricitat costa entre 10 i 25 copecs, però el potencial hidroelèctric al món desenvolupat està pràcticament esgotat. A les estacions de carbó o fuel - 22-40 copecs, però sorgeixen problemes ambientals. A les centrals eòliques i solars industrials - 35-150 copecs, una mica cars, i que garanteix un vent constant i l'absència de núvols. El cost principal de l'energia atòmica és de 20-50 copecs, és estable, crea molts menys problemes ambientals que la crema de petroli i carbó, el seu potencial és il·limitat.

Finalment, l'àtom pacífic rus va resultar gairebé fora de competició. L'any 2010, quan, després d'una borrasca de 24 anys, molts països van tornar a voler construir centrals nuclears, els nostres reactors van resultar ser més barats i no pitjors que els prototips japonesos, francesos i americans. A més, nosaltres, a diferència dels competidors , tots aquests anys hem estat construint centrals nuclears - Rosatom tenia alguna cosa a mostrar a un client potencial.

La direcció de la corporació estatal va disposar competentment del handicap resultant. Com a resultat, Westinghouse Electric va fer fallida l'any passat. Toshiba, que abans va comprar Westinghouse Electric, està en marxa. La situació econòmica d'Areva tampoc és envejable. D'altra banda, a l'Atomexpo-2016 han vingut delegacions de 52 països. 20 d'aquests països encara no tenen energia nuclear. Ara apareixeran per primera vegada a Egipte, Vietnam, Turquia, Indonèsia, Bangla Desh: les nostres centrals nuclears russes.

Un infern profund

El principal problema de l'energia nuclear avui és combustible … Hi ha 6, 3 milions de tones d'urani econòmicament recuperable a la terra. Si es té en compte el creixement del consum, s'allargarà uns 50 anys. El cost és d'uns 50 dòlars per quilo de mineral avui en dia, però a mesura que hi ha dipòsits menys rendibles en l'extracció, augmentarà a 130 dòlars per quilogram i més. Hi ha, és clar, reserves minades, i no petites, però no són per sempre.

L'urani és difícil d'extraure o molt dur … A la roca de mineral d'urani hi ha aproximadament 0,1-1 per cent, més o menys. El mineral es produeix a una profunditat d'aproximadament un quilòmetre. Les temperatures a les mines són superiors als 60 graus centígrads. La roca extreta s'ha de dissoldre en àcid, més sovint àcid sulfúric, per tal d'aïllar el mineral d'urani de la solució. En alguns dipòsits, l'àcid sulfúric es bombeja immediatament al sòl, de manera que posteriorment es pot agafar juntament amb l'urani dissolt. Tanmateix, hi ha roques d'urani que no es dissolen en àcid sulfúric…

Finalment, només en urani purificat 0,72 per cent l'isòtop requerit és l'urani-235. El mateix sobre el qual treballen els reactors nuclears. Per destacar-ho és un mal de cap a part. L'urani es converteix en gas (hexafluorur d'urani) i es fa passar per cascades de centrífugues que giren a una velocitat d'unes dues mil revolucions per segon, on la fracció lleugera es separa de la pesant. L'abocador - urani-238, amb un contingut d'urani-235 residual del 0,2-0,3 per cent, es va llençar simplement als anys 50. Però llavors van començar a emmagatzemar-lo en forma de fluorur d'urani sòlid en recipients especials sota el cel obert. Durant 60 anys, la terra s'ha acumulat aproximadament dos milions de tones de fluorur d'urani-238 … Per què es manté? Aleshores, aquell urani-238 pot convertir-se en combustible per a reactors nuclears ràpids, amb els quals fins ara els científics nuclears han tingut una relació difícil.

En total, es van construir 11 reactors industrials de neutrons ràpids al món: tres a Alemanya, dos a França, dos a Rússia, un a Kazakhstan, Japó, Gran Bretanya i Estats Units cadascun. Un d'ells, el SNR-300 a Alemanya, no es va llançar mai. Vuit més estan aturats. Dos treballadors van marxar … On penses? Així és, encès Central nuclear de Beloyarsk.

D'una banda, els reactors ràpids són més segurs que els reactors tèrmics convencionals. No hi ha alta pressió, no hi ha risc de reacció de vapor-zirconi, etc. D'altra banda, la intensitat dels camps de neutrons i la temperatura a la zona de treball és més alta; l'acer, que conservaria les seves propietats sota ambdós paràmetres, és més difícil i més car de fabricar. A més, l'aigua no es pot utilitzar com a refrigerant en un reactor ràpid. Restes: mercuri, sodi i plom. El mercuri s'elimina a causa de la seva alta corrosivitat. El plom s'ha de mantenir en estat fos: la temperatura de fusió és de 327 graus. El punt de fusió del sodi és de 98 graus, de manera que fins ara tots els reactors ràpids s'han fet amb un refrigerant de sodi. Però el sodi reacciona massa violentament amb l'aigua. Si el circuit estava danyat… Com va passar al reactor japonès "Monju" l'any 1995. En general, els ràpids van resultar massa difícils.

No et preocupis, no es congelarà

"No us preocupeu, el plom del nostre reactor Brest-300 no només no es solidificarà mai, sinó que mai es refredarà per sota dels 350 graus", va dir a Lente.ru el cap del projecte BREST-OD-300. Andrei Nikolaev … - Els règims i sistemes especials són els responsables d'això. Es tracta d'un projecte completament nou que no té res a veure amb els reactors de plom-bismut que hi havia als submarins. Tot aquí es va desenvolupar tenint en compte els últims desenvolupaments, tecnologies i assoliments. Serà el primer reactor ràpid refrigerat per plom del món … No en va s'anomena "Breakthrough". Abans de vostè és una empresa del futur - una planta d'energia nuclear de quarta generació amb tancat cicle del combustible.

No em van permetre pujar al lloc de construcció: aquesta és una informació classificada. Tampoc els van permetre fer fotos, així que les fotos no són meves. Van ser fets per una persona a qui li va explicar per endavant des de quins angles és possible capturar un objecte, i des de quins angles és impossible. Però Andrey Nikolaev va explicar amb detall per què i en quin ordre es construeixen les tres plantes de Proryv i com una central nuclear. pot funcionar sense urani.

L'empresa estarà formada per tres fàbriques: planta de producció de combustible, reactor propi i planta de reprocessament de combustible. La planta de producció de combustible fabricarà una composició completament nova d'elements de combustible, que no tenia cap anàleg al món. Es tracta d'un combustible mixt de nitrur d'urani i plutoni - MNUP. El material fissil del nou reactor serà plutoni … I l'urani-238, que no és fissible, serà irradiat amb neutrons tèrmics i es convertirà en plutoni-239. És a dir, el reactor Brest-300 generarà calor, electricitat i, a més , prepara't tu mateix combustible.

Dos ocells d'un tret

Al món d'avui estan treballant 449 reactors nuclears industrials pacífics i 60 més estan en construcció. Durant el funcionament d'aquests reactors, passats i futurs, sorgeix un problema planificat: els conjunts de combustible gastat. En primer lloc, es posen en banys especials, on es "refreden" durant diversos anys. A continuació, els elements de combustible "refredats" s'emmagatzemen en instal·lacions d'emmagatzematge "secs", on s'acumulen en grans quantitats. La capacitat per processar conjunts de residus és diverses vegades menor del necessari. Per què? Perquè és molt difícil i car.

El projecte Breakthrough construirà la seva pròpia planta de processament de combustible. Com podeu endevinar, Aquesta planta no només destruirà el combustible cremat, sinó que donarà matèries primeres per a nous muntatges … Les barres de combustible antigues es dissoldran en àcid, possiblement sulfúric, després a la planta, mitjançant tecnologies químiques complexes, la solució es separarà element per element. El innecessari es condiciona i s'enterra, s'utilitza el necessari. A més de les matèries primeres per al nou combustible, l'empresa extreurà dels antics conjunts els isòtops més rars d'elements pesants que es demanen en medicina, ciència i indústria.

Per cert, la potència del reactor de 300 megawatts no va ser escollida per casualitat. Amb aquesta potència, produirà tant plutoni com consumeix. El mateix reactor amb una potència més alta produirà més combustible del que consumirà. Així, un cop carregat, el reactor de Brest funcionarà com un Perpetuum Mobile normal. Només es necessitarà un petit subministrament d'urani empobrit. Bé, i l'urani-238, com ja he esmentat, és acumulat per la indústria nuclear en tanta quantitat. que durarà per sempre.

Cassola gran

- Perquè us pugueu imaginar un reactor, - continua Andrei Nikolaev. - Es tracta d'una paella de 17 metres d'alçada i 26 metres de diàmetre. S'hi baixaran conjunts de combustible. Un intercanviador de calor: el plom fos hi circularà. Tots els equips de i només a la producció russa. Serà un reactor completament segur amb un marge de reactivitat inferior a la unitat. És a dir, d'acord amb les lleis de la física, simplement no té prou reactivitat per accelerar. No són possibles accidents a gran escala. Mai serà necessària l'evacuació de la població. Qualsevol fallada, si es produeix, no anirà més enllà dels límits de l'edifici de l'empresa. Ni tan sols es produiran emissions a l'atmosfera com a conseqüència d'un hipotètic accident.

S'introduirà la neteja automàtica del refrigerant al reactor Brest-300. El refrigerant del nou reactor, és a dir, el plom, no caldrà mai ser substituït. Això elimina un altre malbaratament problemàtic de l'energia nuclear tradicional: LRW.

Els problemes es resolen al llarg del camí

Els autors del projecte Brest-300 són NIKIET que porta el nom de Dollezhal. Els diners s'assignen a temps, la construcció avança al ritme previst, la planta de fabricació de combustible serà la primera a començar a funcionar. El llançament del reactor està previst per al 2024 … A continuació, es completarà el mòdul de reprocessament de combustible. Paral·lelament a la construcció, es continua treballant en R+D. Com a conseqüència d'aquestes obres, periòdicament es fan modificacions a la construcció, per la qual cosa no s'anomena el moment final definitiu.

El projecte Brest té detractors en l'àmbit acadèmic. Això és comprensible, el projecte va guanyar el concurs, en el qual van participar diversos instituts més eminents. Els crítics diuen que les tecnologies utilitzades a Brest estan inacabades. En particular, qüestionen l'ús de la fosa de plom com a portador de calor, i així successivament. No entrarem en detalls, són massa complexos i ambigus. D'altra banda, per què no hem de confiar en els nostres científics atòmics? Tots els projectes que l'URSS, i després Rússia va fer en la indústria nuclear, van anar un pas per davant dels seus homòlegs occidentals i orientals. Aleshores, quina raó tenim per creure que les coses sortiran d'una altra manera aquesta vegada? Em sembla que només hauries d'estar content per Rosatom i TVEL i alhora per tu mateix, perquè això sí nostre corporació.