Ресей атом энергетикасында үлкен серпіліс жасады

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-16 16:10

«Серпіліс» жобасы – Томск маңында салынып жатқан Брест-300 ядролық реакторы Жердің энергетикалық секторында жаңа бет ашады. Ресей қуаттылығы 300 МВт болатын әлемдегі алғашқы Perpetuum Mobile - жабық отын циклі бар атом электр станциясын құруда. «Серпіліс» деп аталатын жоба қауіпті, уран өндірусіз энергияны уәде етеді және ондаған жылдар бойы бәсекелестерді басып озады …

Қырық үш гектар аумақ, сұр монолитті қабырғалар, аспанға жарқыраған арматура, крандар және 600 жұмысшы. Үш жылдан кейін осы жерде, жабық қалада Северск, 25 шақырым Томск, жұмыс істей бастайды әлемдегі бірінші Қуаты 300 мегаватт болатын Perpetuum Mobile - бұл салқындатқыш ретінде жабық отын циклі және балқытылған қорғасын бар атом электр станциясы. Кәсіпорын эксперименталды деп аталады, өйткені оған арналған супертехнологиялар әзірге тек математикалық модельдер бойынша есептелген. Дегенмен, оларды жұмыс істеп тұрған реакторда тексере отырып, біздің ядролық ғалымдар жаңа буынның эталондық атом электр станциясын алады, ондаған жылдар бойы Toshiba, Areva және т.б. бәсекелестерден алыстау. Өздігінен түсінікті атауы бар жоба » Серпіліс «, Энергияны уәде етеді қауіпсіз және, ең бастысы, уран өндірусіз.

Скептиктер және бейбіт атом

Бейбіт атомды реликт деп санайтындар үшін бірнеше сөз. Адамзаттың энергияға деген қажеттілігі әрбір 20 жыл сайын екі есе артады. Мұнай мен көмірді жағу жыл сайын шамамен жарты миллиард тонна күкірт диоксиді мен азот оксидінің, яғни жер шарының әрбір тұрғынына 70 килограмм зиянды заттардың түзілуіне әкеледі. Атом электр станцияларын пайдалану бұл мәселені жояды. Оның үстіне мұнай қоры шектеулі және бір тонна уран-235 энергия сыйымдылығы шамамен екі миллион тонна бензиннің энергия сыйымдылығына тең.

Құны да маңызды. Су электр станциясында бір киловатт-сағат электр энергиясы 10-25 тиын тұрады, бірақ дамыған елдердегі су энергетикалық әлеуеті іс жүзінде таусылған. Көмір немесе мазут станцияларында - 22-40 тиын, бірақ экологиялық проблемалар туындайды. Өнеркәсіптік жел және күн электр станцияларында - 35-150 тиын, сәл қымбат және тұрақты жел мен бұлттың болмауына кім кепілдік береді. Атом энергиясының бастапқы құны 20-50 тиын құрайды, ол тұрақты, мұнай мен көмірді жағуға қарағанда экологиялық проблемаларды әлдеқайда аз тудырады, оның әлеуеті шексіз.

Ақырында, ресейлік бейбіт атом бәсекелестіктен дерлік шықты. 2010 жылы, 24 жылдық суықтан кейін көптеген елдер қайтадан атом электр станцияларын салғысы келгенде, біздің реакторлар жапондық, француздық және американдық прототиптерден арзанырақ және жаман емес болып шықты. Оның үстіне, біз бәсекелестерге ұқсамаймыз , осы жылдар бойы біз атом электр станцияларын салып жатырмыз – «Росатомның» әлеуетті тұтынушыға көрсететін бірдеңесі болды.

Мемлекеттік корпорация басшылығы туындаған кемшілікті сауатты түрде жойды. Нәтижесінде Westinghouse Electric өткен жылы банкротқа ұшырады. Бұрын Westinghouse Electric компаниясын сатып алған Toshiba жолға шықты. Ареваның қаржылық жағдайы да қызғанарлықтай емес. Ал Atomexpo-2016 көрмесіне 52 елден делегация келді. Осы елдердің 20-сында әлі атом қуаты болмаған. Олар енді бірінші рет пайда болады Мысыр, Вьетнам, Түркия, Индонезия, Бангладеш – біздің ресейлік атом электр станциялары.

Терең тозақ

Бүгінгі таңда атом энергетикасының басты мәселесі жанармай … Жер бетінде 6,3 миллион тонна экономикалық тұрғыдан алынатын уран бар. Тұтыну өсімін есепке алатын болсақ, ол шамамен 50 жылға созылады. Құны бүгінде руданың бір килограммы үшін 50 долларды құрайды, бірақ өндіруге аз рентабельді кен орындары тартылғандықтан, ол бір килограмм үшін 130 долларға дейін және одан да жоғары болады. Әрине, өндірілген қорлар бар, аз емес, бірақ олар мәңгілік емес.

Уран өндіру қиын немесе өте ауыр … Уран кенінің жынысында шамамен бар 0,1-1 пайыз, плюс немесе минус. Кен бір шақырымдай тереңдікте кездеседі. Шахталардағы температура Цельсий бойынша 60 градустан жоғары. Алынған тау жынысын ерітіндіден уран кенін бөліп алу үшін қышқылда, көбінесе күкірт қышқылында еріту керек. Кейбір кен орындарында күкірт қышқылы дереу жерге айдалады, осылайша кейінірек оны еріген уранмен бірге алуға болады. Дегенмен, күкірт қышқылында ерімейтін уран жыныстары бар …

Соңында тек тазартылған уранда 0,72 пайыз қажетті изотоп - уран-235. Ядролық реакторлар жұмыс істейтін бірдей. Оны бөлектеу - бөлек бас ауруы. Уран газға (уран гексафториді) айналады және секундына шамамен екі мың айналым жылдамдығымен айналатын центрифугалардың каскадтары арқылы өтеді, мұнда жеңіл фракция ауырдан бөлінеді. Уран-235 қалдығы 0,2-0,3 пайыз болатын уран-238 үйіндісі 50-ші жылдары жай ғана қоқысқа тасталды. Бірақ кейін оны қатты уран фториді түрінде ашық аспан астында арнайы контейнерлерде сақтай бастады. 60 жыл бойы жер шамамен жинақталған екі миллион тонна уран-238 фториді … Неліктен сақталады? Сонда сол уран-238 ядролық ғалымдар осы уақытқа дейін қиын қарым-қатынаста болған жылдам ядролық реакторларға отын бола алады.

Әлемде барлығы 11 өнеркәсіптік жылдам нейтронды реакторлар салынды: үшеуі Германияда, екеуі Францияда, екеуі Ресейде, әрқайсысы бір-бірден Қазақстанда, Жапонияда, Ұлыбританияда және АҚШ-та. Олардың бірі, Германиядағы SNR-300 ешқашан ұшырылмады. Тағы сегізі тоқтатылды. Екі жұмысшы кетіп қалды … Сіз қайда деп ойлайсыз? Дәл солай Белоярск АЭС.

Бір жағынан, жылдам реакторлар әдеттегі термиялық реакторларға қарағанда қауіпсіз. Оларда жоғары қысым жоқ, бу-цирконий реакциясының қаупі жоқ және т.б. Екінші жағынан, нейтрондық өрістердің қарқындылығы және жұмыс аймағындағы температура жоғарырақ, екі параметрде де өзінің қасиеттерін сақтайтын болатты жасау қиынырақ және қымбатырақ. Сонымен қатар, суды жылдам реакторда салқындатқыш ретінде пайдалану мүмкін емес. Қалдықтар: сынап, натрий және қорғасын. Сынап жоғары коррозиялық қасиетіне байланысты жойылады. Қорғасын балқыған күйде сақталуы керек - балқу температурасы 327 градус. Натрийдің балқу температурасы 98 градус, сондықтан барлық жылдам реакторлар осы уақытқа дейін натрий салқындатқышымен жасалған. Бірақ натрий сумен тым қатты әрекеттеседі. Егер схема зақымдалған болса … 1995 жылы жапондық «Монджу» реакторында болғандай. Жалпы, жүйріктері тым қиын болып шықты.

Уайымдама, қатып қалмайды

«Уайымдамаңыз, біздің Брест-300 реакторындағы қорғасын ешқашан қатып қана қоймайды, бірақ ол ешқашан 350 градустан төмен суымайды», - дейді BREST-OD-300 жобасының басшысы Lente.ru сайтына. Андрей Николаев … – Бұған арнайы схемалар мен жүйелер жауапты. Бұл суасты қайықтарында болған қорғасын-висмут реакторларына ешқандай қатысы жоқ мүлдем жаңа жоба. Мұнда барлығы соңғы әзірлемелерді, технологияларды және жетістіктерді ескере отырып әзірленген. Бұл болады әлемдегі бірінші қорғасынмен салқындатылатын жылдам реактор … «Серпіліс» деп бекер айтылмаған. Сіздің алдыңызда болашақтың кәсіпорны – төртінші буындағы атом электр станциясы тұр жабық жанармай циклі.

Маған құрылыс алаңына шығуға рұқсат етілмеді – бұл құпия ақпарат. Оларға да суретке түсуге рұқсат етілмеді, сондықтан суреттер менікі емес. Оларды қандай бұрыштардан нысанды түсіруге болатынын, ал қай бұрыштан түсіруге болмайтынын алдын ала түсіндіріп берген адам жасаған. Бірақ Андрей Николаев үш Прорьв зауытының неліктен және қандай тәртіппен салынып жатқанын және АЭС қалай салынғанын егжей-тегжейлі түсіндірді. урансыз жұмыс істей алады.

Кәсіпорын мыналардан тұрады үш зауыт: отын өндіру зауыты, реактордың өзі және отынды қайта өңдеу зауыты. Отын шығаратын зауыт әлемде теңдесі жоқ отын элементтерінің мүлдем жаңа құрамын шығаратын болады. Бұл уран-плутоний нитридті аралас отын - MNUP. Жаңа реактордағы бөлінетін материал болады плутоний … Ал уран-238, өзі бөлінбейтін, термиялық нейтрондармен сәулеленіп, плутоний-239-ға айналады. Яғни, Брест-300 реакторы жылу, электр қуатын және т.б , өзіңізге отын дайындаңыз.

Бір таспен екі құс

Бүгінде әлемде жұмыс істейді 449 бейбіт өнеркәсіптік ядролық реакторлар және тағы 60 реакторлар салынуда. Осы реакторларды пайдалану кезінде өткен және болашақта жоспарланған мәселе туындайды - пайдаланылған отын жинақтары. Алдымен олар бірнеше жыл бойы «салқындайтын» арнайы ванналарға салынады. Содан кейін, «салқындатылған» отын элементтері «құрғақ» қоймаларда сақталады, онда олар көп мөлшерде жинақталады. Қалдық жинақтарды өңдеу қуаттылығы қажетті мөлшерден бірнеше есе аз. Неліктен? Өйткені бұл өте қиын және қымбат.

«Breakthrough» жобасы өз отын өңдеу зауытын салады. Сіз болжағандай, Бұл зауыт өртенген отынды жойып қана қоймай, жаңа құрастыруларға шикізат береді … Ескі отын штангалары қышқылда, мүмкін күкіртте ерітіледі, содан кейін зауытта күрделі химиялық технологияларды қолдана отырып, ерітінді элементі бойынша бөлінеді. Керек емес шартты және көмілген, қажет пайдаланылады. Кәсіпорын жаңа отынға арналған шикізаттан басқа, ескі жинақтардан медицинада, ғылымда және өндірісте сұранысқа ие ауыр элементтердің сирек кездесетін изотоптарын алатын болады.

Айтпақшы, 300 мегаватт реактордың қуаты кездейсоқ таңдалған жоқ. Бұл қуатта ол қанша тұтынса, сонша плутоний шығарады. Қуаты жоғары бір реактор тұтынатын отыннан көбірек отын шығарады. Сонымен, жүктелгеннен кейін Брест реакторы қарапайым Perpetuum Mobile сияқты жұмыс істейді. Таусылған уранның аз ғана қоры қажет болады. Ал, уран-238, мен айтып өткенімдей, атом өнеркәсібінде осындай мөлшерде жинақталған. бұл мәңгілікке жалғасады.

Үлкен кастрюль

- Осылайша сіз реакторды елестете аласыз, - деп жалғастырады Андрей Николаев. - Бұл биіктігі 17 метр, диаметрі 26 метр болатын таба. Оған жанармай жинақтары түсіріледі. Ол арқылы жылу алмастырғыш - балқытылған қорғасын айналады. Барлық жабдықтар тек ресейлік өндірістен. Бұл реактивтілік шегі бірліктен аз болатын толық қауіпсіз реактор болады. Яғни, физика заңдарына сәйкес, оның жеделдету үшін реактивтілігі жеткіліксіз. Ондағы ірі апаттар мүмкін емес. Тұрғындарды эвакуациялау ешқашан талап етілмейді. Кез келген сәтсіздік, егер ол орын алса, кәсіпорын ғимаратының шекарасынан шықпайды. Тіпті гипотетикалық апат нәтижесінде атмосфераға шығарындылар да болмайды.

Брест-300 реакторында салқындатқышты автоматты түрде тазалау енгізіледі. Жаңа реактордың салқындатқышын, яғни қорғасынды ешқашан ауыстыруды қажет етпейді. Бұл дәстүрлі ядролық энергияның тағы бір проблемалық қалдықтарын жояды - LRW.

Мәселелер жолда шешіледі

Брест-300 жобасының авторлары Доллежал атындағы NIKIET. Қаржы уақытылы бөлінді, құрылыс жоспарлы қарқынмен жүріп жатыр, жанар-жағармай дайындайтын зауыт бірінші болып жұмысын бастайды. Реакторды іске қосу 2024 жылға жоспарланған … Содан кейін отынды қайта өңдеу модулі аяқталады. Құрылыспен қатар ҒЗТКЖ жұмыстары жалғасуда. Осы жұмыстардың нәтижесінде құрылысқа мезгіл-мезгіл өзгерістер енгізіліп отырады, сондықтан соңғы соңғы уақыт нүктесі аталмайды.

Брест жобасына академиялық ортада қарсы адамдар бар. Бұл түсінікті, жоба тағы бірнеше көрнекті институттар қатысқан байқауда жеңіске жетті. Сыншылар Брестте қолданылған технологиялардың аяқталмағанын айтады. Атап айтқанда, олар қорғасын балқымасын жылу тасымалдағыш ретінде пайдалануды және т.б. Біз егжей-тегжейге тоқталмаймыз, олар тым күрделі және түсініксіз. Екінші жағынан, біз атом ғалымдарымызға неге сенбеуіміз керек? КСРО және одан кейін Ресей атом өнеркәсібінде жүзеге асырған барлық жобалар батыс пен шығыстағы әріптестерінен бір саты жоғары болды. Ендеше, бұл жолы жағдай басқаша болады деп сенуге қандай негіз бар? Менің ойымша, сіз тек Росатом мен ТВЕЛ үшін және сонымен бірге өзіңіз үшін қуануыңыз керек сияқты, өйткені бұл Біздің корпорация.