Sa mga nakaraang artikulo, nalaman namin na alinman sa solar energy ay hindi makatutugon sa mga pangangailangan ng sangkatauhan (dahil sa mabilis na pagkabigo ng mga baterya at ang kanilang gastos), o ang thermonuclear energy (dahil kahit na matapos na makamit ang isang positibong ani ng enerhiya sa mga eksperimentong reactor, mayroong nananatiling hindi kapani-paniwalang halaga ng mga problema sa paraan ng komersyal na paggamit). Ano ang natitira?

Sa loob ng higit sa isang daang taon, sa kabila ng lahat ng pag-unlad ng sangkatauhan, ang karamihan ng kuryente ay nakuha mula sa banal na pagkasunog ng karbon (na siyang pinagmumulan pa rin ng enerhiya para sa 40.7% ng mga kapasidad sa pagbuo sa mundo), gas (21.2% ), mga produktong langis (5.5%) at hydropower (isa pang 16.2%, sa kabuuan ng lahat ng ito - 83.5% ng ).

Ang natitira ay nuclear power, na may mga conventional thermal reactors (nangangailangan ng bihira at mahal na U-235) at mabilis na neutron reactors (na maaaring magproseso ng natural na U-238 at thorium sa isang "closed fuel cycle").

Ano ang gawa-gawa na "closed fuel cycle", ano ang mga pagkakaiba sa pagitan ng mabilis at thermal neutron reactors, anong mga disenyo ang umiiral, kailan natin aasahan ang kaligayahan mula sa lahat ng ito, at siyempre - ang isyu ng kaligtasan - sa ilalim ng hiwa.

Tungkol sa mga neutron at uranium

Sinabihan kaming lahat sa paaralan na ang U-235, kapag natamaan ito ng isang neutron, ay nahahati sa pagpapakawala ng enerhiya, at lumilipad ang isa pang 2-3 neutron. Sa katotohanan, siyempre, ang lahat ay medyo mas kumplikado, at ang prosesong ito ay lubos na nakasalalay sa enerhiya ng paunang neutron na ito. Tingnan natin ang mga plot ng cross section (=probability) ng neutron capture reaction (U-238 + n -> U-239 at U-235 + n -> U-236), at ang fission reaction para sa U-235 at U-238 depende sa enerhiya (=bilis) ng mga neutron:

Tulad ng nakikita mo, ang posibilidad ng pagkuha ng neutron na may fission para sa U-235 ay tumataas sa pagbaba ng enerhiya ng neutron, samakatuwid, sa mga maginoo na nuclear reactor, ang mga neutron ay "pinabagal" sa grapayt / tubig sa isang lawak na ang kanilang bilis ay nagiging pareho. pagkakasunud-sunod bilang ang bilis ng thermal vibration ng mga atom V kristal na sala-sala(kaya ang pangalan - thermal neutrons). At ang posibilidad ng fission ng U-238 ng mga thermal neutron ay 10 milyong beses na mas mababa kaysa sa U-235, kaya naman ang natural na uranium ay kailangang iproseso sa tonelada upang makuha ang U-235.

Maaaring sabihin ng isang taong tumitingin sa tsart sa ibaba: Oh, magandang ideya! At magprito tayo ng murang U-238 gamit ang 10MeV neutrons - dapat itong gumana chain reaction, dahil doon lang tumaas ang section graph para sa division! Ngunit may problema dito - ang mga neutron na inilabas bilang resulta ng reaksyon ay may enerhiya na 2 MeV lamang o mas mababa (sa average ~ 1.25), at ito ay hindi sapat upang magsimula ng isang self-sustaining reaksyon sa mga mabilis na neutron sa U- 238 (alinman sa mas maraming enerhiya ang kailangan, o higit pang mga neutron ang lumipad palabas sa bawat dibisyon). Eh, malas ang sangkatauhan sa sansinukob na ito ...

Gayunpaman, kung ang isang self-sustaining reaksyon sa mabilis na mga neutron sa U-238 ay napakadaling makuha, magkakaroon din ng mga natural na nuclear reactor, tulad ng nangyari sa U-235 sa Oklo, at, nang naaayon, ang U-238 ay hindi mangyayari. sa kalikasan sa anyo ng malalaking deposito.

Sa wakas, kung abandunahin natin ang "self-sustaining" ng reaksyon, posible pa ring direktang hatiin ang U-238 para makakuha ng enerhiya. Ito ay halimbawa na ginamit sa mga bombang thermonuclear- ang mga neutron na may enerhiya na 14.1 MeV mula sa reaksyon ng D + T ay naghahati sa U-238 sa shell ng bomba - at sa gayon posible na dagdagan ang lakas ng pagsabog nang halos walang bayad. Sa ilalim ng kinokontrol na mga kondisyon - nananatili ang teoretikal na posibilidad ng pagsasama-sama ng thermal nuclear reactor at isang kumot (shell) ng U-238 - upang mapataas ang enerhiya ng thermonuclear fusion ng ~ 10-50 beses dahil sa fission reaction.

Ngunit paano mo hahatiin ang U-238 at thorium sa isang self-sustaining reaction?

Isinara ang ikot ng gasolina

Ang ideya ay ang mga sumusunod: tingnan natin hindi ang fission cross section, ngunit sa capture cross section: Sa isang angkop na neutron energy (hindi masyadong maliit at hindi masyadong malaki), ang U-238 ay maaaring makuha ang isang neutron, at pagkatapos ng 2 decays, naging plutonium-239:

Mula sa ginastos na gasolina - ang plutonium ay maaaring ihiwalay sa kemikal, at gumawa ng MOX na gasolina (isang pinaghalong plutonium at uranium oxides) na maaaring masunog pareho sa mga mabilis na reactor at sa maginoo, mga thermal. Ang proseso ng kemikal na pagproseso ng ginastos na gasolina - ay maaaring maging napakahirap dahil sa mataas na radyaktibidad nito, at hindi pa ganap na nalutas at hindi pa praktikal na naisasagawa (ngunit ang trabaho ay isinasagawa).

Para sa natural na thorium - isang katulad na proseso, kinukuha ng thorium ang isang neutron, at pagkatapos ng kusang fission - ay nagiging uranium-233, na nag-fission sa halos parehong paraan tulad ng uranium-235 at inilabas mula sa ginastos na gasolina sa kemikal na paraan:

Ang mga reaksyong ito, siyempre, ay nagaganap din sa mga maginoo na thermal reactor - ngunit dahil sa moderator (na lubos na nagbabawas sa pagkakataon ng pagkuha ng neutron) at mga control rod (na sumisipsip ng ilan sa mga neutron), ang halaga ng plutonium na nabuo ay mas mababa sa uranium -235 paso. Upang makabuo ng mas maraming fissile substance kaysa sa nasusunog nila, kailangan mong mawalan ng kaunting neutron hangga't maaari sa control rods (halimbawa, gamit ang control rods mula sa ordinaryong uranium), construction, coolant (higit pa dito sa ibaba) at ganap na alisin ang ang neutron moderator (grapayt o tubig ).

Dahil sa katotohanan na ang fission cross section ng fast neutrons ay mas mababa kaysa sa thermal neutrons, kinakailangan upang madagdagan ang konsentrasyon ng fissile material (U-235, U-233, Pu-239) sa reactor core mula 2-4 hanggang 20% at higit pa. At ang paggawa ng bagong gasolina ay isinasagawa sa mga cassette na may thorium / natural uranium na matatagpuan sa paligid ng core na ito.

Sa kabutihang-palad, kung ang fission ay sanhi ng isang mabilis na neutron at hindi isang thermal - ang reaksyon ay naglalabas ng ~1.5 beses na mas maraming neutron kaysa sa kaso ng fission ng mga thermal neutron - na ginagawang mas makatotohanan ang reaksyon:

Ito ang pagtaas sa bilang ng mga nabuong neutron na ginagawang posible na makagawa ng mas maraming gasolina kaysa sa orihinal. Siyempre, ang bagong gasolina ay hindi kinuha mula sa hangin, ngunit ginawa mula sa "walang silbi" na U-238 at thorium.

Tungkol sa coolant

Tulad ng nalaman namin sa itaas, ang tubig ay hindi maaaring gamitin sa isang mabilis na reaktor - ito ay lubos na epektibo sa pagbagal ng mga neutron. Ano ang maaaring palitan nito?

Mga gas: Maaari mong palamigin ang reactor gamit ang helium. Ngunit dahil sa maliit na kapasidad ng init, mahirap palamigin ang makapangyarihang mga reaktor sa ganitong paraan.

Mga likidong metal: Sodium, potassium ay malawakang ginagamit sa mga fast reactor sa buong mundo. Mula sa mga kalamangan - mababang temperatura natutunaw at gumagana sa malapit-atmospheric pressure, ngunit ang mga metal na ito ay nasusunog nang napakahusay at tumutugon sa tubig. Ang tanging operating power reactor sa mundo na BN-600 ay gumagana sa sodium coolant.

Lead, bismuth- ay ginagamit sa BREST at SVBR reactor na kasalukuyang binuo sa Russia. Sa mga halatang disadvantages - kung ang reactor ay lumamig sa ibaba ng nagyeyelong punto ng lead / bismuth - ito ay napakahirap at mahaba upang painitin ito (maaari mong basahin ang tungkol sa mga hindi halata sa link sa wiki). Sa pangkalahatan, maraming mga teknolohikal na isyu sa paraan sa pagpapatupad.

Mercury- mayroong isang BR-2 reactor na may mercury coolant, ngunit sa nangyari, ang mercury ay natutunaw ang mga materyales sa istruktura ng reaktor nang medyo mabilis - kaya ang mga mercury reactor ay hindi na itinayo.

Exotic: Ang isang hiwalay na kategorya - tinunaw na mga reaktor ng asin - LFTR - nagpapatakbo sa iba't ibang uri ng fluoride ng mga fissile na materyales (uranium, thorium, plutonium). 2 "laboratory" na reactor ang itinayo sa USA sa Oak Ridge National Laboratory noong 60s, at mula noon ay wala nang ibang reactor na ipinatupad, bagama't maraming proyekto.

Mga operating reactor at mga kagiliw-giliw na proyekto

Russian BOR-60- isang eksperimentong mabilis na neutron reactor, na tumatakbo mula noong 1969. Sa partikular, ang mga elemento ng istruktura ng mga bagong fast neutron reactor ay nasubok dito.

Russian BN-600, BN-800: Tulad ng nabanggit sa itaas, ang BN-600 ay ang tanging mabilis na neutron power reactor sa mundo. Ito ay tumatakbo mula noong 1980, habang nasa uranium-235.

Sa 2014, ito ay binalak na maglunsad ng isang mas malakas na BN-800. Nakaplano na na simulan ang paggamit ng MOX fuel (na may plutonium), at simulan ang pag-eehersisyo ng closed fuel cycle (na may reprocessing at pagsunog ng ginawang plutonium). Pagkatapos ay maaaring mayroong isang serial BN-1200, ngunit ang desisyon sa pagtatayo nito ay hindi pa nagagawa. Ayon sa karanasan ng konstruksiyon at pang-industriya na operasyon ng mga mabilis na neutron reactor, ang Russia ay sumulong nang higit pa kaysa sinuman, at nagpapatuloy sa aktibong pag-unlad nito.

Maliit na pananaliksik sa pagpapatakbo mabilis na mga reaktor- magagamit din sa Japan (Jōyō), India (FBTR) at China (China Experimental Fast Reactor).

Japanese Monju reactor- ang pinaka kapus-palad na reactor sa mundo. Noong 1995, itinayo ito, at sa parehong taon, ilang daang kilo ng sodium ang tumagas, sinubukan ng kumpanya na itago ang laki ng insidente (hello Fukushima), ang reaktor ay isinara sa loob ng 15 taon. Noong Mayo 2010, ang reaktor ay sa wakas ay inilunsad sa pinababang kapangyarihan, ngunit noong Agosto, sa panahon ng fuel refueling, isang 3.3-toneladang crane ang ibinagsak sa reaktor, na agad na lumubog sa likidong sodium. Posibleng makuha ang crane noong Hunyo 2011. Sa Mayo 29, 2013, gagawa ng desisyon na permanenteng isara ang reaktor.

Reaktor ng alon ng paglalakbay: Sa mga kilalang hindi natupad na proyekto - "traveling wave reactor" - traveling wave reactor, TerraPower. Ang proyektong ito ay na-promote ni Bill Gates - kaya isinulat nila ito ng dalawang beses sa Habré:,. Ang ideya ay ang "core" ng reactor ay binubuo ng pinayaman na uranium, at sa paligid nito - mga cassette na may U-238 / thorium, kung saan ang hinaharap na gasolina ay gagawin. Pagkatapos, ililipat ng robot ang mga cassette na ito palapit sa gitna - at magpapatuloy ang reaksyon. Ngunit sa katotohanan, napakahirap gawin ang lahat ng ito nang walang pagproseso ng kemikal, at ang proyekto ay hindi kailanman nagsimula.

Sa kaligtasan ng nuclear energy

Paano ko masasabi na ang sangkatauhan ay maaaring umasa sa nuclear power - at ito ay isang bagay pagkatapos ng Fukushima?

Ang katotohanan ay ang anumang enerhiya ay mapanganib. Alalahanin ang aksidente sa Banqiao Dam sa China, na binuo, bukod sa iba pang mga bagay, upang makabuo ng kuryente - pagkatapos ay 26,000 katao ang namatay mula rito. hanggang 171 thousand Tao. Ang aksidente sa Sayano-Shushenskaya hydroelectric power station - 75 katao ang namatay. Sa Tsina lamang, 6,000 minero ang namamatay taun-taon sa pagmimina ng karbon, at hindi iyon binibilang ang mga epekto sa kalusugan ng paglanghap ng tambutso mula sa CHP.

Ang bilang ng mga aksidente sa mga nuclear power plant ay hindi nakadepende sa bilang ng mga power unit, dahil ang bawat pag-crash ay maaari lamang mangyari nang isang beses sa isang serye. Pagkatapos ng bawat insidente - ang mga sanhi ay sinusuri at inalis sa lahat ng mga bloke. Kaya, pagkatapos ng aksidente sa Chernobyl, ang lahat ng mga bloke ay natapos, at pagkatapos ng Fukushima, ang enerhiyang nuklear ay inalis mula sa mga Hapones sa pangkalahatan (gayunpaman, mayroon ding mga motibo ng pagsasabwatan dito - ang Estados Unidos at mga kaalyado ay inaasahang magkakaroon ng kakulangan ng uranium -235 sa susunod na 5-10 taon).

Ang problema sa ginastos na gasolina ay direktang nalutas ng mga mabilis na neutron reactor, tk. bilang karagdagan sa pagpapabuti ng teknolohiya ng pagpoproseso ng basura, mas kaunting basura ang nalilikha: mabigat (actinides), pangmatagalang mga produkto ng reaksyon ay "nasusunog" din ng mabilis na mga neutron.

Konklusyon

Ang mga mabilis na reaktor ay may pangunahing bentahe na inaasahan ng lahat mula sa mga thermonuclear reactor - ang gasolina para sa mga ito ay magiging sapat para sa sangkatauhan sa libu-libong at sampu-sampung libong taon. Hindi mo na kailangan pang minahan - ito ay mina na, at namamalagi

Kapag sinabi sa atin, halimbawa, na "isang solar power plant na may kapasidad na 1200 MW ay naitayo na", hindi ito nangangahulugan na ang solar power plant na ito ay magbibigay ng mas maraming kuryente gaya ng VVER-1200 nuclear reactor. Ang mga solar panel ay hindi maaaring gumana sa gabi - samakatuwid, kung na-average sa mga panahon, sila ay walang ginagawa sa kalahating araw, at binabawasan na nito ang kadahilanan ng kapasidad ng kalahati. Ang mga solar panel, kahit na sa mga pinakabagong uri, ay gumagana nang mas masahol pa sa maulap na panahon, at ang mga average na halaga ay hindi rin nakapagpapatibay dito - mga ulap na may ulan at niyebe, ang mga fog ay nagbabawas sa IUM ng isa pang kalahati. Malakas ang tunog ng "SPS na may kapasidad na 1200 MW", ngunit kailangan mong tandaan ang bilang na 25% - ang mga kapasidad na ito ay maaari lamang magamit sa teknolohiya ng ¼.

Ang mga solar panel, hindi tulad ng mga nuclear power plant, ay gumagana hindi sa loob ng 60-80 taon, ngunit sa loob ng 3-4 na taon, nawawala ang kakayahang i-convert ang sikat ng araw sa kuryente. Maaari mong, siyempre, makipag-usap tungkol sa ilang uri ng "pagbabawas sa gastos ng henerasyon", ngunit ito ay, pagkatapos ng lahat, tahasang palihim. Ang mga solar power plant ay nangangailangan ng malalaking lugar ng teritoryo, sa ngayon ay wala pa talagang nakaharap sa mga problema ng pag-recycle ng mga naubos na solar panel kahit saan. Ang paggamit ay mangangailangan ng pagbuo ng medyo seryosong mga teknolohiya, na halos hindi nakalulugod sa kapaligiran. Kung pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga power plant na gumagamit ng hangin, ang mga salita ay kailangang gamitin halos pareho, dahil sa kasong ito, ang ICF ay halos isang-kapat ng naka-install na kapasidad. Alinman sa halip na isang mahinahon na hangin, o isang hangin ng ganoong lakas na pinipilit nito ang mga "mills" na huminto, dahil nagbabanta ito sa integridad ng kanilang istraktura.

Weather vagaries ng renewable energy energy

Walang takas mula sa pangalawa" Achilles sakong» RES. Ang mga power plant na nakabatay sa kanila ay hindi gumagana kapag ang elektrisidad na kanilang nalilikha ay kailangan ng mga mamimili, ngunit kapag ito ay maaraw sa labas o ang hangin ay may angkop na lakas. Oo, ang mga naturang power plant ay maaaring makabuo ng kuryente, ngunit paano kung hindi ito matatanggap ng mga power grid? Umihip ang hangin sa gabi, maaari mong i-on ang mga wind power plant (mga power plant), ngunit sa gabi ikaw at ako ay natutulog, at ang mga negosyo ay hindi gumagana. Oo, ang mga tradisyunal na planta ng kuryente na nakabatay sa mga nababagong mapagkukunan, tulad ng mga hydroelectric power plant, ay nakakayanan ang problemang ito sa pamamagitan ng pagtaas ng idle discharge ng tubig (“lampas sa turbine”) o simpleng pag-iipon ng tubig sa kanilang mga reservoir, ngunit sa kaso ng baha, hindi ganoon kadali para sa kanila. At para sa mga solar at wind power plant, ang mga teknolohiya sa pag-iimbak ng enerhiya ay hindi masyadong binuo upang "i-save" ang nabuong kuryente sa sandaling tumaas ang pagkonsumo sa network.

Meron din likurang bahagi mga medalya. Mamumuhunan ba ang isang mamumuhunan sa pagtatayo ng, halimbawa, isang planta ng kuryente sa isang rehiyon kung saan ang mga solar panel ay naka-install sa malaking bilang? Paano ibabalik ang perang namuhunan, kung ang "iyong" power plant ay hindi gumagana nang kalahating oras? Payback period, interes sa bangko... "Oh, bakit kailangan ko ng ganoong sakit ng ulo!"- ipinahayag ang maingat na kapitalista at hindi nagtatayo ng anuman. At mayroon kaming anomalya sa panahon, umulan ng isang linggo sa kumpletong kalmado. At ang mga sigaw ng galit na galit na mga mamimili, na pinilit na magpatakbo ng mga generator ng diesel sa harap ng mga damuhan, ay sumanib sa isang ugong. Hindi mo mapipilit ang mga mamumuhunan na magtayo ng mga thermal power plant na may mga sipa, hindi sila magsasagawa ng mga panganib nang walang mga benepisyo at subsidyo mula sa estado. At sa anumang kaso, ito ay nagiging isang karagdagang pasanin sa mga badyet ng estado, pati na rin kung ang estado, nang hindi nakahanap ng mga mamumuhunan na matulungin, ay nagtatayo ng mga thermal power plant sa sarili nitong.

Marami kaming sinabihan tungkol sa kung gaano karaming mga solar panel ang ginagamit sa Germany, tama ba? Ngunit sa parehong oras, ang bilang ng mga power plant na nagpapatakbo sa lokal na lignite ay lumalaki sa bansa, walang awang itinapon sa kapaligiran ang parehong "tse o dalawa", na dapat labanan, na tumutupad sa mga tuntunin ng Kasunduan sa Paris ng 2015. Ang mga "brown power plant" ay napipilitang magtayo ng pederal na pamahalaan ng Germany, ang mga namumunong katawan ng mga pederal na estado - wala silang ibang pagpipilian, kung hindi, ang parehong mga tagahanga ng "berdeng enerhiya" ay dadalhin sa mga lansangan na may mga protesta dahil sa katotohanan na walang agos sa kanilang mga socket, na sa gabi kailangan mong umupo sa tabi ng sulo.

Siyempre, pinalalaki natin - ngunit para lamang gawing mas halata ang kahangalan ng sitwasyon. Kung ang henerasyon ng kuryente sa literal na kahulugan ng salita ay nakasalalay sa panahon, kung gayon ito ay lumalabas na dahil sa araw at hangin upang masiyahan pangunahing pangangailangan sa kuryente ay technically imposible. Oo, ito ay theoretically posible na gusot ang buong Europa sa Africa na may karagdagang mga linya ng kuryente (mga linya ng kuryente) upang ang agos mula sa maaraw na Sahara ay dumating sa mga bahay na nakatayo sa madilim na baybayin ng North Sea, ngunit ito ay nagkakahalaga ng ganap na hindi kapani-paniwalang pera, ang payback period na malapit na sa infinity. Sa tabi ng bawat solar power plant para mapanatili ang isang coal-fired o gas-fired power plant? Inuulit namin, ngunit ang pagkasunog ng mga mapagkukunan ng enerhiya ng hydrocarbon sa mga planta ng kuryente ay hindi ginagawang posible na ganap na sumunod sa mga probisyon ng Kasunduan sa Paris sa pagbabawas ng mga emisyon ng CO 2.

Nuclear power plants bilang batayan ng "green energy"

Dead end? Para sa mga bansang iyon na nagpasya na mapupuksa ang nuclear energy - ito ay siya. Syempre, naghahanap sila ng paraan para makaalis dito. Pinapabuti nila ang mga sistema ng pagkasunog ng karbon at gas, iniiwan ang mga planta ng kuryente na pinapagana ng langis ng gasolina, nagsisikap na pataasin ang kahusayan ng mga hurno, mga generator ng singaw, mga boiler, at pinalalakas ang mga pagsisikap na gumamit ng mga teknolohiyang nagtitipid ng enerhiya. Ito ay mabuti, ito ay kapaki-pakinabang, ito ay dapat. Ngunit ang Russia at siya Rosatom nag-aalok ng isang mas radikal na opsyon - upang bumuo ng isang nuclear power plant.

Konstruksyon ng NPP, Larawan: rusatom-overseas.com

Ito ba ay tila kabalintunaan sa iyo? Tingnan natin ito sa mga tuntunin ng lohika. Una, walang CO 2 emissions mula sa nuclear reactors tulad nito - walang mga kemikal na reaksyon sa kanila, walang marahas na apoy na umuungal sa kanila. Samakatuwid, ang katuparan ng mga tuntunin ng Kasunduan sa Paris "ay nasa lugar." Ang pangalawang punto ay ang sukat ng pagbuo ng kuryente sa mga nuclear power plant. Sa karamihan ng mga kaso, mayroong hindi bababa sa dalawa o kahit na lahat ng apat na reactor sa mga site ng isang nuclear power plant, ang kanilang kabuuang naka-install na kapasidad ay malaki, at ang capacity factor ay patuloy na lumampas sa 80%. Ang "pambihirang tagumpay" ng kuryente ay sapat na upang matugunan ang mga pangangailangan ng hindi isang lungsod, ngunit ang buong rehiyon. Iyan lang ang mga nuclear reactor na "hindi gusto" kapag binago nila ang kanilang kapangyarihan. Paumanhin, magkakaroon na ngayon ng kaunting teknikal na detalye para mas maging malinaw ang ibig naming sabihin.

Nuclear reactor control at mga sistema ng proteksyon

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang power reactor ay hindi masyadong kumplikado sa eskematiko. Enerhiya atomic nuclei ay na-convert sa thermal energy ng coolant, thermal energy ay na-convert sa mekanikal na enerhiya ng rotor ng electric generator, na, naman, ay na-convert sa elektrikal na enerhiya.

Atomic - thermal - mechanical - electrical, tulad ng isang uri ng cycle ng energies.

Sa huli, ang elektrikal na kapangyarihan ng reactor ay nakasalalay sa kapangyarihan ng kinokontrol, kinokontrol na atomic chain reaction ng fission ng nuclear fuel. Binibigyang-diin namin - kinokontrol at pinamamahalaan. Ano ang mangyayari kung ang isang chain reaction ay mawawalan ng kontrol at kontrol, kami, sa kasamaang-palad, ay alam na alam mula noong 1986.

Paano kinokontrol at kinokontrol ang takbo ng isang chain reaction, ano ang dapat gawin upang ang reaksyon ay hindi agad kumalat sa buong dami ng uranium na nakapaloob sa "atomic boiler"? Naaalala namin ang mga karaniwang katotohanan ng paaralan, nang hindi napunta sa mga pang-agham na detalye ng nuclear physics - ito ay magiging sapat na.

Ano ang isang chain reaction "sa mga daliri", kung may nakalimutan: isang neutron ang lumipad, nagpatumba ng dalawang neutron, dalawang neutron ang nagpatumba ng apat, at iba pa. Kung ang bilang ng mga napaka-libreng neutron na ito ay nagiging masyadong malaki, ang reaksyon ng fission ay kakalat sa buong dami ng uranium, na nagbabanta na maging isang "big bang." Oo ba, pagsabog ng nuklear ay hindi nagaganap, kinakailangan na ang nilalaman ng uranium-235 isotope sa gasolina ay lumampas sa 60%, at sa mga power reactor ang pagpapayaman ng gasolina ay hindi lalampas sa 5%. Ngunit kahit na walang isang pagsabog ng atom, ang mga problema ay mas mataas kaysa sa kanilang mga ulo. Ang coolant ay mag-overheat, ang presyon nito sa mga pipeline ay tataas nang labis, pagkatapos ng kanilang pagkasira, ang integridad ng mga fuel assemblies ay maaaring masira at ang lahat ng mga radioactive substance ay lalabas sa reactor, na nakakabaliw na nagpaparumi sa mga nakapaligid na lugar, sumabog sa kapaligiran. Gayunpaman, ang mga detalye ng sakuna sa Chernobyl ay alam ng lahat, hindi namin uulitin ang ating sarili.

Ang aksidente sa Chernobyl nuclear power plant, Larawan: meduza.io

Ang isa sa mga pangunahing bahagi ng anumang nuclear reactor ay ang control at protection system. Ang mga libreng neutron ay hindi dapat higit sa isang mahigpit na kinakalkula na halaga, ngunit hindi rin sila dapat mas mababa sa halagang ito - hahantong ito sa pagkabulok ng chain reaction, ang nuclear power plant ay "tumayo". Sa loob ng reaktor ay dapat mayroong isang sangkap na sumisipsip ng labis na mga neutron, ngunit sa isang halaga na nagpapahintulot sa chain reaction na magpatuloy. Matagal nang nalaman ng mga atomic physicist kung aling sangkap ang pinakamahusay na gumagawa nito - ang isotope ng boron-10, kaya ang sistema ng kontrol at proteksyon ay tinatawag ding "boron".

Ang mga boron rod ay kasama sa disenyo ng mga reactor na may graphite at water moderation; mayroon silang parehong mga teknolohikal na channel tulad ng para sa mga elemento ng gasolina at mga elemento ng gasolina. Ang mga neutron counter sa reactor ay patuloy na gumagana, awtomatikong nag-uutos sa sistema na kumokontrol sa mga boron rod na ilipat ang mga rod, ilulubog o alisin ang mga ito mula sa reactor. Sa simula ng sesyon ng gasolina, mayroong maraming uranium sa reaktor - ang mga boron rod ay nahuhulog nang mas malalim. Lumipas ang oras, nasusunog ang uranium, at ang mga boron rod ay unti-unting nahugot - ang bilang ng mga libreng neutron ay dapat manatiling pare-pareho. Oo, tandaan namin na mayroon ding "emergency" boron rods "nakabitin" sa itaas ng reaktor. Sa kaso ng mga paglabag na posibleng mag-udyok sa chain reaction na hindi makontrol, agad silang bumulusok sa reactor, na pinapatay ang chain reaction sa simula. Ang isang pagsabog ng pipeline, isang coolant leak ang naganap - ito ay isang panganib ng overheating, ang mga emergency na boron rod ay gumagana kaagad. Itigil natin ang reaksyon at dahan-dahang alamin kung ano ang eksaktong nangyari at kung paano ayusin ang problema, at ang panganib ay dapat mabawasan sa zero.

Ang mga neutron ay iba, ngunit mayroon kaming isang boron

Ang simpleng lohika, tulad ng nakikita mo, ay nagpapakita na ang pagtaas at pagbaba ng power output ng isang nuclear reactor - isang "power maneuver", gaya ng sinasabi ng mga power engineer - ay isang napakahirap na trabaho, na batay sa nuclear physics, quantum mechanics. Ang kaunti pang "malalim sa proseso", hindi masyadong malayo, huwag matakot. Sa anumang reaksyon ng fission ng uranium fuel, ang mga pangalawang libreng neutron ay nabuo - ang parehong mga "natumba ang dalawang neutron" sa formula ng paaralan. Sa isang power reactor, ang dalawang pangalawang neutron ay sobra; para sa controllability at controllability ng reaksyon, isang koepisyent na 1.02 ang kailangan. 100 neutron ang lumipad, natumba ang 200 neutron, at sa 200 pangalawang neutron na ito, 98 ang dapat "kumain", sumipsip ng parehong boron-10. Pinipigilan ng Boron ang labis na aktibidad, tiyak na sinasabi namin sa iyo.

Ngunit tandaan kung ano ang mangyayari kung pakainin mo ang isang bata ng isang balde ng ice cream - kumakain siya ng unang 5-6 na servings nang may kasiyahan, at pagkatapos ay umalis, dahil siya ay "hindi na magkasya." Ang mga tao ay binubuo ng mga atomo, at samakatuwid ang katangian ng mga atomo ay walang espesyal sa atin. Ang Boron-10 ay maaaring kumain ng mga neutron, ngunit hindi isang walang katapusang halaga, ang parehong "hindi na magkasya" ay tiyak na darating. Ang balbas sa puting amerikana sa mga nuclear power plant ay naghihinala na maraming tao ang hulaan na ang mga nuclear scientist ay nananatiling mausisa na mga bata, kaya sinusubukan nilang gumamit ng mas maraming "pang-adulto" na bokabularyo hangga't maaari. Ang Boron sa kanilang lexicon ay hindi "nilamon ng mga neutron", ngunit "nasunog" - ito ay mukhang mas solid, nakikita mo. Sa isang paraan o iba pa, ngunit ang bawat pangangailangan ng mga power grid upang "i-mute ang reactor" ay humahantong sa isang mas matinding pagkasunog ng sistema ng proteksyon at kontrol ng boron, na nagdudulot ng mga karagdagang paghihirap.

Modelo ng reaktor sa "mabilis" na mga neutron, Larawan: topwar.ru

Sa isang koepisyent na 1.02, ang lahat ay hindi rin gaanong simple, dahil bilang karagdagan sa pag-udyok sa mga pangalawang neutron na lumitaw kaagad pagkatapos ng reaksyon ng fission, mayroon ding mga naantala. Pagkatapos ng fission, ang uranium atom ay bumagsak, at ang mga neutron ay lumilipad din mula sa mga fragment na ito, ngunit pagkatapos ng ilang microseconds. Mayroong ilang mga ito kumpara sa mga instant, mga 1% lamang, ngunit sa isang koepisyent na 1.02 ang mga ito ay napakahalaga, dahil ang 1.02 ay isang pagtaas ng 2%. Samakatuwid, ang pagkalkula ng dami ng boron ay dapat na isagawa nang may pinpoint na katumpakan, patuloy na pagbabalanse sa fine line na "out of control reaction - unscheduled shutdown ng reactor." Samakatuwid, bilang tugon sa bawat kahilingan "magbigay ng gas!" o “magdahan-dahan ka, bakit ang sigla mo!” ang chain reaction ng duty shift ng nuclear power plant ay nagsisimula, kapag ang bawat nuclear engineer mula sa komposisyon nito ay nagmumungkahi malaking dami idyomatikong ekspresyon...

At muli tungkol sa mga nuclear power plant bilang batayan ng "berdeng enerhiya"

Ngayon ay bumalik tayo sa kung saan tayo tumigil - sa isang malaking kapasidad ng pagbuo ng kuryente, sa isang malaking lugar na pinaglilingkuran ng mga nuclear power plant. Kung mas malaki ang teritoryo, mas maraming pagkakataon na maglagay ng mga power plant na nagpapatakbo sa mga renewable energy sources dito. Ang mas maraming tulad na ES, mas mataas ang posibilidad na ang peak consumption ay mag-tutugma sa panahon ng kanilang pinakamalaking henerasyon. Dito nagmumula ang kuryente mula sa mga solar panel, dito nagmumula ang enerhiya ng hangin, dito matagumpay na tumama sa tagiliran ang isang tidal wave, at sama-sama nilang papakinisin ang peak load, payagan ang mga nuclear scientist sa mga nuclear power plant na makainom. tsaa sa kapayapaan, tumitingin sa monotonously, nang walang pagkagambala, neutron counter.

Renewable Energy, hsto.org

Ang mas kalmado ang sitwasyon sa nuclear power plant, mas mataba ang mga burgher, dahil maaari nilang ipagpatuloy ang pag-ihaw ng kanilang mga sausage nang walang anumang problema. Tulad ng makikita mo, walang kabalintunaan sa kumbinasyon ng RES batay sa nababagong mapagkukunan ng enerhiya at nuclear generation bilang base, lahat ay eksaktong kabaligtaran - tulad ng isang kumbinasyon, kung ang mundo ay seryosong nagpasya na labanan ang CO 2 emissions, ay ang pinakamahusay na paraan sa labas ng sitwasyon, sa anumang paraan ay hindi kanselahin ang lahat ng mga opsyon sa modernisasyon at pagpapabuti ng mga thermal power plant, na aming pinag-usapan.

Sa pagpapatuloy ng "kangaroo style", iminumungkahi namin ang "paglukso" sa pinakaunang pangungusap ng artikulong ito - tungkol sa finiteness ng anumang tradisyonal na mapagkukunan ng enerhiya sa planetang Earth. Dahil dito, ang pangunahing, estratehikong direksyon ng pag-unlad ng enerhiya ay ang pananakop ng thermonuclear reaksyon Gayunpaman, ang teknolohiya nito ay hindi kapani-paniwalang kumplikado, na nangangailangan ng pinagsama-samang pagsisikap ng mga siyentipiko at taga-disenyo mula sa lahat ng bansa, seryosong pamumuhunan at maraming taon ng pagsusumikap. Gaano karaming oras ang kailangan, ngayon ay maaari mong hulaan sa mga bakuran ng kape o sa loob ng mga ibon, ngunit kailangan mong tumaya, siyempre, sa pinaka-pesimistikong senaryo. Kinakailangang maghanap ng gasolina na maaaring magbigay ng parehong pangunahing henerasyon para sa pinakamahabang posibleng panahon. Ang langis at gas ay tila puno, ngunit ang populasyon ng planeta ay lumalaki, at ang mga bago at bagong kaharian-estado ay nagsusumikap para sa antas ng pagkonsumo katulad ng sa mga bansa ng "gintong bilyon". Ayon sa mga pagtatantya ng mga geologist, may natitira pang 100-150 taon ng fossil hydrocarbon fuels sa Earth, maliban kung ang pagkonsumo ay lumalaki sa mas mabilis na bilis kaysa sa kasalukuyang panahon. At mukhang mangyayari ito, dahil ang populasyon ng mga umuunlad na bansa ay nananabik para sa mas mataas na antas ng kaginhawaan ...

Mabilis na neutron reactor

Ang paraan sa labas ng kasalukuyang sitwasyon na iminungkahi ng proyektong nuklear ng Russia ay kilala, ito ay ang pagsasara ng nuclear fuel cycle sa pamamagitan ng pagsasama ng mga nuclear breeder reactors, fast neutron reactors, sa proseso. Ang breeder ay isang reactor kung saan, bilang resulta ng fuel session, mas maraming nuclear fuel ang nagagawa sa output kaysa sa orihinal na na-load nito, isang breeder reactor. Ang mga hindi pa lubusang nakakalimutan ang kurso pisika ng paaralan, maaaring itanong ang tanong: excuse me, pero paano naman ang batas ng konserbasyon ng masa? Ang sagot ay simple - walang paraan, dahil sa isang nuclear reactor ang parehong mga proseso ay nuklear, at ang batas ng konserbasyon ng masa ay hindi gumagana sa klasikal na anyo nito.

Albert Einstein mahigit isang daang taon na ang nakalilipas espesyal na teorya Ang relativity ay nag-uugnay sa masa at enerhiya, at sa mga nuclear reactor ang teoryang ito ay isang dalisay na kasanayan. Ang kabuuang halaga ng enerhiya ay natipid, ngunit ang pagtitipid ng kabuuang dami ng masa sa kasong ito ay wala sa tanong. Sa mga atomo ng nuclear fuel, isang malaking reserba ng enerhiya ang "natutulog", na inilabas bilang resulta ng reaksyon ng fission, ginagamit namin ang bahagi ng reserbang ito para sa aming sariling kapakinabangan, at ang iba pang bahagi ay nakakagulat na binabago ang uranium-238 atoms sa isang pinaghalong plutonium isotope atoms. Ang mga mabilis na neutron reactor, at sila lamang, ay ginagawang posible na gawing mapagkukunan ng gasolina ang pangunahing bahagi ng uranium ore, uranium-238. Ang mga reserba ng uranium-235 ay naubos sa nilalaman, na hindi ginagamit sa mga thermal atomic reactor ng uranium-238, na naipon sa panahon ng pagpapatakbo ng mga nuclear power plant sa mga thermal neutron, na umaabot sa daan-daang libong tonelada, na hindi na kailangang minahan. mula sa mga minahan, na hindi na kailangang "kabilaan" mula sa basurang bato - ito sa uranium enrichment halaman ng isang hindi kapani-paniwalang halaga.

MOX fuel "sa mga daliri"

Sa teoryang malinaw, ngunit hindi ganap, kaya't subukan nating muli "sa mga daliri". Ang mismong pangalan na "MOX fuel" ay isang English abbreviation na nakasulat sa Slavic alphabet, na isinulat bilang MOX. Decryption - Mixed-Oxide fuel, libreng pagsasalin - "fuel from mixed oxides." Karaniwan, ang terminong ito ay nauunawaan bilang isang halo ng plutonium oxide at uranium oxide, ngunit ito ay karaniwang lamang. Dahil hindi nagawang makabisado ng aming mga iginagalang na kasosyong Amerikano ang teknolohiya para sa produksyon ng MOX fuel mula sa plutonium na may grade-sa-sandatang, tinalikuran din ng Russia ang opsyong ito. Ngunit ang planta na itinayo namin ay idinisenyo nang maaga bilang isang unibersal na planta - ito ay may kakayahang gumawa ng MOX fuel mula sa ginastos na nuclear fuel mula sa mga thermal reactor. Kung may nakabasa ng mga artikulo Geoenergetics.ru sa okasyong ito, naaalala niya na ang plutonium isotopes 239, 240 at 241 sa ginastos na nuclear fuel ay "halo-halo" na - mayroong 1/3 sa kanila bawat isa, kaya mayroong isang halo ng plutonium sa MOX fuel na nilikha mula sa ginastos na nuclear fuel, tulad ng isang halo sa loob ng isang halo.

Ang pangalawang bahagi ng pangunahing halo ay ang naubos na uranium. Pagmamalabis: kumukuha kami ng halo ng plutonium oxide na nakuha mula sa ginastos na nuclear fuel gamit ang proseso ng PUREX, magdagdag ng walang may-ari na uranium-238 at kumuha ng MOX fuel. Kasabay nito, ang uranium-238 ay hindi nakikilahok sa chain reaction, isang halo lamang ng plutonium isotopes ang "nasusunog". Ngunit ang uranium-238 ay hindi lamang "kasalukuyan" - paminsan-minsan, nag-aatubili, paminsan-minsan ay tumatagal ng isang neutron sa sarili nito, na nagiging plutonium-239. Ang ilan sa bagong plutonium na ito ay agad na "nasusunog", at ang ilan ay walang oras upang gawin ito bago matapos ang sesyon ng gasolina. Iyon, sa katunayan, ang buong sikreto.

Ang mga numero ay may kondisyon, kinuha mula sa kisame, para lamang sa kalinawan. Ang paunang komposisyon ng MOX fuel ay naglalaman ng 100 kilo ng plutonium oxide at 900 kilo ng uranium-238. Habang ang plutonium ay "nasusunog", 300 kilo ng uranium-238 ay naging karagdagang plutonium, kung saan ang 150 kilo ay agad na "nasunog", at 150 kilo ay walang oras. Hinugot nila ang mga fuel assemblies, "inalog" ang plutonium mula dito, ngunit ito ay naging 50 kilo na higit pa kaysa sa orihinal. Well, o narito ang parehong bagay, ngunit sa kahoy na panggatong: Naghagis ako ng 2 log sa firebox, ang iyong kalan ay nagpainit buong gabi, at sa umaga ay hinila mo ito ... tatlong log. Mula sa 900 kg ng walang kwentang uranium-238, na hindi nakikilahok sa chain reaction, nang ginamit ito bilang bahagi ng MOX fuel, 150 kilo ng gasolina ang nakuha, na agad na "nasunog" para sa ating kapakinabangan, at kahit na 150 kilo ang natitira. para sa karagdagang paggamit. At ang tambakan na ito, ang walang kwentang uranium-238 ay naging 300 kilo na mas mababa, na hindi rin masama.

Ang aktwal na mga ratio ng naubos na uranium-238 at plutonium sa MOX fuel, siyempre, ay naiiba, dahil sa pagkakaroon ng 7% plutonium sa MOX fuel, ang halo ay kumikilos halos kapareho ng conventional uranium fuel na pinayaman sa uranium-235 ng halos 5 %. Ngunit ang mga figure na naimbento namin ay nagpapakita pangunahing prinsipyo MOX fuel - ang walang kwentang uranium-238 ay nagiging nuclear fuel, ang malaking reserba nito ay nagiging mapagkukunan ng enerhiya. Ayon sa magaspang na mga pagtatantya, kung ipagpalagay natin na sa Earth ay hihinto tayo sa paggamit ng mga hydrocarbon fuel para sa pagbuo ng kuryente at lumipat lamang sa paggamit ng uranium-238, magkakaroon tayo ng sapat nito sa loob ng 2,500 hanggang 3,000 taon. Medyo isang disenteng margin ng oras upang magkaroon ng oras upang makabisado ang teknolohiya ng kinokontrol na thermonuclear fusion.

Ginagawang posible ng MOX fuel na sabay-sabay na malutas ang isa pang problema - upang mabawasan ang mga stockpile ng ginastos na nuclear fuel na naipon sa lahat ng mga bansang miyembro ng "nuclear club" at upang mabawasan ang dami ng radioactive waste na naipon sa ginastos na nuclear fuel. Ito ay hindi tungkol sa ilang mga kahanga-hangang katangian ng MOX fuel, ang lahat ay mas karaniwan. Kung ang ginastos na nuclear fuel ay hindi ginagamit, ngunit sinusubukan ng isa na ipadala ito sa isang walang hanggang geological na pagtatapon, kung gayon ang lahat ng mataas na antas ng basura na nilalaman nito ay kailangang ipadala sa pagtatapon kasama nito. Ngunit ang paggamit ng mga teknolohiya para sa pagproseso ng ginastos na nuclear fuel upang kunin ang plutonium mula rito ay pinipilit tayong bawasan ang dami ng radioactive na basurang ito. Sa pakikibaka para sa paggamit ng plutonium, napipilitan lang tayong sirain ang radioactive na basura, ngunit sa parehong oras, ang proseso ng naturang pagkasira ay nagiging mas mura - pagkatapos ng lahat, plutonium ang ginagamit.

Ang MOX fuel ay isang mamahaling kasiyahan na kailangang gawing mura

Kasabay nito, ang produksyon ng MOX fuel sa Russia ay nagsimula kamakailan, kahit na sa pinakabago, pinaka-technologically advanced na fast neutron reactor - BN-800, ang paglipat sa 100% na paggamit ng MOX fuel ay nagaganap online, ay hindi pa rin nakumpleto. . Ito ay medyo natural na sa kasalukuyang panahon ang produksyon ng MOX fuel ay mas mahal kaysa sa produksyon ng tradisyonal na uranium. Ang pagbawas sa gastos ng produksyon, tulad ng sa anumang iba pang industriya, ay posible, una sa lahat, dahil sa produksyon ng masa, "linya ng pagpupulong".

Dahil dito, upang ang pagsasara ng nuclear fuel cycle ay maging matipid sa ekonomiya, ang Russia ay nangangailangan ng isang mas malaking bilang ng mga mabilis na neutron reactor; ito ay dapat na maging isang estratehikong linya para sa pagbuo ng nuclear energy. Higit pang mga reactor - mabuti at naiiba!

Kasabay nito, kinakailangan na huwag kalimutan ang pangalawang posibilidad ng paggamit ng MOX fuel - bilang gasolina para sa mga reaktor ng VVER. Ang mga mabilis na neutron reactor ay lumikha ng isang karagdagang halaga ng plutonium na sila mismo ay hindi na talaga magagamit - hindi na nila kailangan ng labis, mayroong sapat na plutonium para sa mga VVER reactor. Isinulat na namin sa itaas na ang MOX fuel, kung saan 93% ng naubos na uranium-238 ay 7% ng plutonium, ay kumikilos halos kapareho ng conventional uranium fuel. Oo, ang paggamit lamang ng MOX fuel sa mga thermal reactor ay humahantong sa pagbaba sa kahusayan ng neutron absorbers na ginagamit sa VVER. Ang dahilan para dito ay ang boron-10 ay sumisipsip ng mabilis na mga neutron na mas masahol pa - ganyan ito pisikal na katangian kung saan wala tayong impluwensya. Ang parehong problema ay lumitaw sa mga pang-emergency na boron rod, ang layunin nito ay upang agad na ihinto ang chain reaction sa kaso ng mga sitwasyong pang-emergency.

Ang isang makatwirang paraan ay upang bawasan ang dami ng MOX fuel sa VVER sa 30-50%, na ipinapatupad na sa ilang light water reactor sa France, Japan at iba pang mga bansa. Ngunit kahit na sa kasong ito, maaaring kailanganin na gawing makabago ang sistema ng boron at isagawa ang lahat ng kinakailangang mga katwiran sa kaligtasan, pakikipagtulungan sa mga awtoridad ng pangangasiwa ng IAEA upang makakuha ng mga lisensya para sa paggamit ng MOX fuel sa mga thermal reactor. O, sa madaling salita, ang bilang ng mga boron rod ay kailangang dagdagan, kapwa ang mga inilaan para sa kontrol at ang mga "naka-imbak" sa kaso ng isang emergency. Ngunit ang pag-unlad lamang ng mga teknolohiyang ito ay magiging posible upang lumipat sa mass production ng ganitong uri ng gasolina, upang mabawasan ang gastos ng produksyon nito. Kasabay nito, gagawing posible na malutas ang mga problema sa pagbawas ng halaga ng ginastos na nuclear fuel nang mas aktibo, at upang gumawa ng mas aktibong paggamit ng mga naubos na reserbang uranium.

Malapit na ang mga prospect, ngunit hindi madali ang daan

Ang pag-unlad ng teknolohiyang ito, na sinamahan ng pagtatayo ng mga reactor-breeders ng power-grade plutonium - ang mga reactor sa mabilis na neutron ay magpapahintulot sa Russia na hindi lamang isara ang nuclear fuel cycle, ngunit gawin din itong kaakit-akit sa ekonomiya. Mayroon ding magagandang prospect para sa paggamit ng MNUP fuel (mixed uranium-plutonium nitride fuel). Ang mga experimental fuel assemblies, na na-irradiated sa BN-600 reactor noong 2016, ay napatunayan na ang kanilang pagiging epektibo kapwa sa mga pagsubok sa reactor at bilang resulta ng mga pag-aaral pagkatapos ng reaktor. Ang mga resulta na nakuha ay ginagamit upang ipagpatuloy ang trabaho sa pagbibigay-katwiran sa paggamit ng SNUP fuel sa paglikha ng BREST-300 reactor facility at on-site modules para sa produksyon ng SNUP fuel ng pilot demonstration complex na itinatayo sa Seversk. Gagawin ng BREST-300 na posible na ipagpatuloy ang pagbuo ng mga teknolohiyang kinakailangan para sa kumpletong pagsasara ng nuclear fuel cycle, upang magbigay ng higit pa kumpletong solusyon mga problema ng ginastos na nuclear fuel at radioactive na basura, upang ipatupad ang ideolohiya ng "pagbabalik sa kalikasan ng mas maraming radyaktibidad na ito ay nakuha." Ang BREST-300 reactor, tulad ng mga BN reactor, ay isang mabilis na neutron reactor, na binibigyang-diin lamang ang kawastuhan estratehikong direksyon pagbuo ng nuclear energy - isang kumbinasyon ng mga water-cooled reactor at fast neutron reactors.

Ang pag-master ng teknolohiya ng 100% na paggamit ng MOX fuel sa BN-800 ay nagbibigay din ng posibilidad na lumikha ng BN-1200 reactors, na hindi lamang mas malakas, ngunit mas kumikita din sa ekonomiya. Ang desisyon na lumikha ng BN-1200 reactor sa Russia ay ginawa, na nangangahulugan na ang bilis ng gawaing pananaliksik ng mga nukleyar na espesyalista ay kailangan lamang na tumaas, at ang paglikha ng MBIR, na naka-iskedyul para sa 2020, ay maaaring makabuluhang makatulong sa paglutas ng lahat ng mga problema, sa mastering ang teknolohiya ng kumpletong pagsasara ng fuel nuclear cycle. Ang Russia ay at nananatiling tanging bansa na lumikha ng mabilis na neutron power reactors, na tinitiyak ang ating pandaigdigang pamumuno sa mahalagang lugar na ito ng nuclear energy.

Siyempre, ang lahat ng sinabi ay isang unang kakilala lamang sa mga tampok ng mabilis na neutron reactor, ngunit susubukan naming magpatuloy, dahil ang paksang ito ay mahalaga at, sa aming opinyon, medyo kawili-wili.

Sa pakikipag-ugnayan sa

Mga nuclear reactor sa mabilis na neutron

Ang unang nuclear power plant (NPP) sa mundo, na itinayo sa lungsod ng Obninsk malapit sa Moscow, ay nagbigay ng kasalukuyang noong Hunyo 1954. Napakababa ng kapangyarihan nito - 5 MW. Gayunpaman, ginampanan nito ang papel ng isang pasilidad na pang-eksperimento, kung saan naipon ang karanasan sa pagpapatakbo ng mga malalaking nuclear power plant sa hinaharap. Sa unang pagkakataon, napatunayan ang posibilidad ng pagbuo ng elektrikal na enerhiya batay sa fission ng uranium nuclei, at hindi sa pamamagitan ng pagsunog ng fossil fuels at hindi ng haydroliko na enerhiya.

Ang mga nuclear power plant ay gumagamit ng nuclei ng mabibigat na elemento - uranium at plutonium. Sa panahon ng fission ng nuclei, ang enerhiya ay pinakawalan - ito ay "gumagana" sa mga nuclear power plant. Ngunit maaari mong gamitin lamang ang nuclei na may isang tiyak na masa - ang nuclei ng isotopes. Ang atomic nuclei ng isotopes ay naglalaman ng ang parehong numero proton at iba't ibang - neutron, kaya naman ang nuclei ng iba't ibang isotopes ng parehong elemento ay may iba't ibang masa. Ang uranium, halimbawa, ay may 15 isotopes, ngunit ang uranium-235 lamang ang kasangkot sa mga reaksyong nuklear.

Ang reaksyon ng fission ay nagpapatuloy tulad ng sumusunod. Ang uranium nucleus ay kusang nahati sa ilang mga fragment; kasama ng mga ito ay may mga particle ng mataas na enerhiya - neutrons. Sa karaniwan, mayroong 25 neutron sa bawat 10 pagkabulok. Tinamaan nila ang nuclei ng mga kalapit na atomo at sinira ang mga ito, naglalabas ng mga neutron at malaking halaga init. Ang fission ng isang gramo ng uranium ay naglalabas ng kasing dami ng init gaya ng pagkasunog ng tatlong toneladang karbon.

Ang espasyo sa reactor kung saan matatagpuan ang nuclear fuel ay tinatawag na core. Dito nagfi-fission ang atomic nuclei ng uranium at inilalabas ang thermal energy. Upang maprotektahan ang mga operating personnel mula sa nakakapinsalang radiation na kasama ng chain reaction, ang mga pader ng reactor ay ginawang sapat na makapal. Ang bilis ng isang nuclear chain reaction ay kinokontrol ng mga control rod na gawa sa isang substance na sumisipsip ng mga neutron (kadalasan ito ay boron o cadmium). Ang mas malalim na mga rod ay ibinaba sa core, mas maraming mga neutron ang kanilang nasisipsip, mas kaunting mga neutron ang kasangkot sa reaksyon at mas kaunting init ang inilabas. Sa kabaligtaran, kapag ang mga control rod ay itinaas mula sa core, ang bilang ng mga neutron na kasangkot sa reaksyon ay tumataas, lahat higit pa Ang mga atomo ng uranium ay nahahati, na naglalabas ng thermal energy na nakatago sa kanila.

Kung sakaling mag-overheat ang core, ibibigay ang emergency shutdown ng nuclear reactor. Ang mga emergency rod ay mabilis na nahuhulog sa core, matinding sumisipsip ng mga neutron, bumagal o humihinto ang chain reaction.

Inalis ang init mula sa isang nuclear reactor gamit ang isang likido o gas na coolant, na ibinubomba sa core ng mga bomba. Ang heat carrier ay maaaring tubig, metallic sodium o gaseous substance. Kinukuha nito ang init mula sa nuclear fuel at inililipat ito sa heat exchanger. Ito saradong sistema na may coolant ay tinatawag na unang circuit. Sa heat exchanger, ang init ng pangunahing circuit ay nagpapainit sa tubig ng pangalawang circuit hanggang sa kumukulo. Ang nagresultang singaw ay ipinadala sa isang turbine o ginagamit para sa pagpainit ng mga gusaling pang-industriya at tirahan.

Bago ang sakuna sa nuclear power plant sa Chernobyl, ang mga siyentipiko ng Sobyet ay may kumpiyansa na sinabi na sa mga darating na taon dalawang pangunahing uri ng mga reactor ang malawakang gagamitin sa industriya ng nuclear power. Ang isa sa kanila, ang VVER, ay isang water-cooled power reactor, at ang isa pa, ang RBMK, ay isang high-power reactor, channel. Ang parehong mga uri ay nauugnay sa mabagal (thermal) neutron reactors.

Sa isang pressurized water reactor, ang aktibong zone ay nakapaloob sa isang malaking, 4 na metro ang lapad at 15 metro ang taas, steel cylinder case na may makapal na pader at isang napakalaking takip. Sa loob ng kaso, ang presyon ay umabot sa 160 atmospheres. Ang heat carrier na nag-aalis ng init sa reaction zone ay tubig, na ibinubomba sa pamamagitan ng mga bomba. Ang parehong tubig ay nagsisilbi rin bilang isang neutron moderator. Sa generator ng singaw, pinapainit nito at ginagawang singaw ang pangalawang tubig. Ang singaw ay pumapasok sa turbine at pinaikot ito. Parehong sarado ang una at pangalawang circuit.

Minsan bawat anim na buwan, ang nasunog na nuclear fuel ay pinapalitan ng sariwa, kung saan ang reaktor ay dapat ihinto at palamig. Sa Russia, ang Novovoronezh, Kola at iba pang mga nuclear power plant ay nagpapatakbo ayon sa pamamaraang ito.

Sa RBMK, ang grapayt ang nagsisilbing moderator, at ang tubig ang coolant. Ang singaw para sa turbine ay direktang ginawa sa reactor at ibinalik doon pagkatapos gamitin sa turbine. Ang gasolina sa reaktor ay maaaring palitan nang paunti-unti, nang walang tigil o basa ito.

Ang unang Obninsk nuclear power plant sa mundo ay kabilang sa ganitong uri. Ang Leningrad, Chernobyl, Kursk, Smolensk na mga istasyon ng mataas na kapangyarihan ay itinayo ayon sa parehong pamamaraan.

Isa sa mga seryosong problema ng mga nuclear power plant ay ang pagtatapon ng nuclear waste. Sa France, halimbawa, ito ay ginagawa ng isang malaking kumpanya, ang Cogema. Ang gasolina na naglalaman ng uranium at plutonium, na may mahusay na pangangalaga, sa mga espesyal na lalagyan ng transportasyon - selyadong at pinalamig - ay ipinadala para sa pagproseso, at basura - para sa vitrification at libing.

"Ipinakita sa amin ang mga indibidwal na yugto ng pagproseso ng gasolina na dinala mula sa mga planta ng nuclear power na may pinakamalaking pangangalaga," ang isinulat ni I. Lagoovsky sa journal Science and Life. – Mga makina ng pagbabawas, silid ng pagbabawas. Maaari mong tingnan ito sa pamamagitan ng bintana. Ang kapal ng salamin sa bintana ay 1 metro 20 sentimetro. Sa bintana ay isang manipulator. Hindi maisip ang kalinisan sa paligid. Puting oberols. Malambot na liwanag, mga artipisyal na palm tree at rosas. Greenhouse na may mga tunay na halaman para sa pagpapahinga pagkatapos ng trabaho sa zone. Mga cabinet na may control equipment IAEA - ang internasyonal na ahensya para sa atomic energy. Ang silid ng operator - dalawang kalahating bilog na may mga display - mula dito kinokontrol nila ang pagbabawas, pagputol, paglusaw, vitrification. Ang lahat ng mga operasyon, lahat ng mga paggalaw ng lalagyan ay patuloy na makikita sa mga display ng mga operator. Ang aktwal na mga bulwagan ng trabaho na may matataas na materyales sa aktibidad ay medyo malayo, sa kabilang panig ng kalye.

Maliit ang dami ng vitrified waste. Ang mga ito ay nakapaloob sa mga lalagyan ng bakal at nakaimbak sa mga maaliwalas na baras hanggang sa madala sila sa huling libingan ...

Ang mga lalagyan mismo ay isang gawa ng sining ng inhinyero, ang layunin nito ay bumuo ng isang bagay na hindi masisira. Ang mga riles ng tren na puno ng mga lalagyan ay nadiskaril, nabangga nang buong bilis ng paparating na mga tren, at iba pang naiisip at hindi maiisip na mga aksidente sa panahon ng transportasyon ay inayos - ang mga lalagyan ay nakayanan ang lahat.

Matapos ang sakuna sa Chernobyl noong 1986, nagsimulang mag-alinlangan ang mga siyentipiko sa kaligtasan ng mga nuclear power plant at, sa partikular, mga reactor na uri ng RBMK. Ang uri ng VVER ay mas maunlad sa bagay na ito: ang aksidente sa istasyon ng Amerika na Three Mile Island noong 1979, kung saan bahagyang natunaw ang reactor core, ang radyaktibidad ay hindi lumampas sa sisidlan. Ang mahabang walang problemang operasyon ng mga Japanese nuclear power plant ay nagsasalita pabor sa VVER.

At, gayunpaman, may isa pang direksyon, na, ayon sa mga siyentipiko, ay nakapagbibigay sa sangkatauhan ng init at liwanag para sa susunod na milenyo. Ito ay tumutukoy sa mga fast neutron reactor, o breeder reactor. Gumagamit sila ng uranium-238, ngunit hindi para sa enerhiya, ngunit para sa gasolina. Ang isotope na ito ay sumisipsip ng mabilis na mga neutron at nagiging isa pang elemento - plutonium-239. Ang mga mabilis na neutron reactor ay napaka-compact: hindi nila kailangan ang anumang mga moderator o absorbers - ang kanilang papel ay ginampanan ng uranium-238. Ang mga ito ay tinatawag na breeder reactors, o breeders (mula sa salitang Ingles"lahi" - multiply). Ang pagpaparami ng nuclear fuel ay ginagawang posible na gumamit ng uranium ng sampung beses na mas ganap, samakatuwid ang mga mabilis na neutron reactor ay itinuturing na isa sa mga promising na lugar ng nuclear energy.

Sa mga reactor ng ganitong uri, bilang karagdagan sa init, ang pangalawang nuclear fuel ay ginawa din, na maaaring magamit sa hinaharap. Dito, wala sa una o sa pangalawang circuit ay may mataas na presyon. Ang coolant ay likidong sodium. Ito ay umiikot sa pangunahing circuit, nagpapainit sa sarili nito at naglilipat ng init sa sodium sa pangalawang circuit, na, naman, ay nagpapainit ng tubig sa steam-water circuit, na ginagawa itong singaw. Ang mga heat exchanger ay nakahiwalay sa reactor.

Ang isa sa mga promising station na ito - binigyan ito ng pangalang Monju - ay itinayo sa rehiyon ng Shiraki sa baybayin ng Dagat ng Japan sa isang lugar ng resort na apat na raang kilometro sa kanluran ng kabisera.

“Para sa Japan,” sabi ni K. Takenouchi, pinuno ng Kansai Nuclear Corporation, “ang paggamit ng mga breeder reactor ay nangangahulugan ng pagkakataon na bawasan ang pagdepende sa inangkat na natural na uranium sa pamamagitan ng paulit-ulit na paggamit ng plutonium. Samakatuwid, ang aming pagnanais na bumuo at pagbutihin ang "mabilis na mga reaktor" at makamit ang isang teknikal na antas na may kakayahang makayanan ang kumpetisyon sa mga modernong nuclear power plant sa mga tuntunin ng kahusayan at kaligtasan.

Ang pagpapaunlad ng mga breeder reactor ay dapat na maging pangunahing programa sa pagbuo ng kuryente sa malapit na hinaharap.

Ang pagtatayo ng Monju reactor ay isa nang ikalawang yugto sa pagbuo ng mga fast neutron reactor sa Japan. Ang una ay ang disenyo at pagtatayo ng 50-100 MW Joyo (Japanese para sa "walang hanggang liwanag") na eksperimentong reaktor, na nagsimulang gumana noong 1978. Inimbestigahan nito ang pag-uugali ng gasolina, mga bagong materyales sa istruktura, mga bahagi.

Nagsimula ang proyekto ng Monju noong 1968. Noong Oktubre 1985, nagsimula silang magtayo ng isang istasyon - upang maghukay ng isang hukay ng pundasyon. Sa panahon ng pag-unlad ng site, 2 milyon 300 libong metro kubiko ng bato ang itinapon sa dagat. Ang thermal power ng reactor ay 714 MW. Ang gasolina ay pinaghalong plutonium at uranium oxides. Ang aktibong zone ay may 19 control rods, 198 fuel blocks, bawat isa ay may 169 fuel rods (fuel elements - TVELs) na may diameter na 6.5 millimeters. Ang mga ito ay napapalibutan ng radial fuel-producing units (172 units) at neutron shield units (316 units).

Ang buong reaktor ay binuo tulad ng isang pugad na manika, ngunit hindi na posible na i-disassemble ito. Ang malaking sisidlan ng reactor, na gawa sa hindi kinakalawang na asero (diameter - 7.1 metro, taas - 17.8 metro), ay inilalagay sa isang proteksiyon na pambalot kung sakaling tumapon ang sodium sa panahon ng isang aksidente.

"Ang mga istrukturang bakal ng silid ng reactor," sabi ni A. Lagoovsky sa journal Science and Life, "ang mga shell at mga bloke ng dingding ay puno ng kongkreto bilang proteksyon. Ang mga pangunahing sistema ng paglamig ng sodium, kasama ang sisidlan ng reactor, ay napapalibutan ng isang emergency containment na may mga stiffener - nito panloob na diameter 49.5 metro, at ang taas ay 79.4 metro. Ang ellipsoidal na ilalim ng bulk na ito ay nakasalalay sa isang solid concrete cushion na 13.5 metro ang taas. Ang shell ay napapalibutan ng isa at kalahating metrong annular gap, at pagkatapos ay isang makapal na layer (1-1.8 metro) ng reinforced concrete ang sumusunod. Ang simboryo ng shell ay pinoprotektahan din ng isang layer ng reinforced concrete na 0.5 metro ang kapal.

Kasunod ng anti-emergency na shell, isa pang proteksiyon na gusali ang inayos - isang pantulong na isa - 100 sa 115 metro ang laki, na nakakatugon sa mga kinakailangan ng anti-seismic construction. Bakit hindi sarcophagus?

Ang pangalawang sodium cooling system, steam-water system, fuel loading at unloading device, at isang storage tank para sa ginastos na gasolina ay matatagpuan sa auxiliary reactor vessel. Sa magkahiwalay na mga kuwarto ay may turbogenerator at standby diesel generators.

Ang lakas ng emergency shell ay idinisenyo kapwa para sa sobrang presyon na 0.5 atmospheres at para sa vacuum na 0.05 atmospheres. Maaaring mabuo ang isang vacuum kapag nasunog ang oxygen sa annular gap kung tumapon ang likidong sodium. Ang lahat ng mga kongkretong ibabaw na maaaring magkaroon ng kontak sa mga spill ng sodium ay ganap na nilagyan ng mga sheet ng bakal na sapat na makapal upang mapaglabanan ang mga thermal stress. Ito ay kung paano nila pinoprotektahan ang kanilang sarili kung sakaling hindi ito mangyari, dahil dapat mayroong garantiya kapwa para sa mga pipeline at para sa lahat ng iba pang bahagi ng isang nuclear installation.

Mula sa aklat na Hindi Alam, Tinanggihan o Nakatago may-akda Tsareva Irina Borisovna

Mula sa aklat na Great Soviet Encyclopedia (PR) ng may-akda TSB

Mula sa aklat na Great Soviet Encyclopedia (RE) ng may-akda TSB

Mula sa aklat na Great Soviet Encyclopedia (POISON) ng may-akda TSB

Nuclear munitions Nuclear munitions, warheads ng missiles, torpedoes, aviation (depth) bomb, artillery shots, land mine na may nuclear charges. Idinisenyo upang matumbok ang iba't ibang mga target, sirain ang mga kuta, istruktura at iba pang mga gawain. Aksyon Ya. nakabatay

Mula sa aklat na Encyclopedic Dictionary of winged words and expressions may-akda Serov Vadim Vasilievich

Mula sa aklat na Operasyon ng mga de-koryenteng substation at switchgear may-akda Krasnik V.V.

Mula sa aklat na 100 magagandang lihim ng Silangan [na may mga guhit] may-akda Nepomniachtchi Nikolai Nikolaevich

Mula sa aklat na Big Encyclopedia of Canning may-akda Semikova Nadezhda Alexandrovna

Mula sa aklat na Great Encyclopedia of Technology may-akda Koponan ng mga may-akda

Mula sa aklat na Bestseller in a Million. Paano magsulat, mag-publish at mag-promote ng iyong bestseller may-akda Maslennikov Roman Mikhailovich

Marahil ang kanilang sariling Platos / At ang mabilis na pag-iisip ng mga Newton / lupain ng Russia manganak Mula sa ode "Sa araw ng pag-akyat sa trono ni Empress Elizabeth" (1747) ni Mikhail Vasilyevich Lomonosov (1711 - 1765) "Neuton" ay ang lumang pagbigkas ng pangalan ng Ingles na physicist at mathematician na si Isaac

Mula sa aklat ng may-akda

Ano ang maaaring pagmamay-ari ng Platos / At mabilis na mga Newtons / Ang lupain ng Russia ay ipinanganak Mula sa "Ode sa araw ng pag-akyat sa All-Russian na trono ng Her Majesty Empress Elisaveta Petrovna ng 1747" ni Mikhail Vasilyevich Lomonosov (1711 - 1765). "Newton" -

Mula sa aklat ng may-akda

2.6. Grounding ng mga neutral na transpormer. Arc quenching reactors para sa capacitive current compensation Ang mga elektrikal na network na 35 kV at mas mababa ay gumagana sa isang nakahiwalay na neutral ng mga windings ng transformer o grounding sa pamamagitan ng arc quenching reactors, mga network na 110 kV at mas mataas - na may epektibong

Mula sa aklat ng may-akda

Mula sa aklat ng may-akda

Mula sa aklat ng may-akda

Mga kemikal na reaktor Ang mga kemikal na reaktor ay mga kagamitang nagbibigay mga reaksiyong kemikal. Nag-iiba sila sa disenyo, mga kondisyon ng reaksyon, ang estado ng mga sangkap na nakikipag-ugnayan sa reaktor (kanilang konsentrasyon, presyon, temperatura). Depende sa

Mula sa aklat ng may-akda

Tatlong seksyon para sa pinakamabilis Maliit ang aklat na ito, kaya sinadya. Anong mahiwagang sipa! Nabasa namin ito - ginawa namin ito - nakuha namin ang resulta. Ngayon ay magkakaroon ng tatlong seksyon para sa pinaka-aktibo. Kung mabilis mong naiintindihan, ang limang pahinang ito ay sapat na para makumpleto mo

Disyembre 25, 2013

Ang yugto ng pisikal na pagsisimula ng BN-800 fast neutron reactor ay nagsimula ngayon sa Beloyarsk NPP, sinabi ng isang kinatawan ng Rosenergoatom sa RIA Novosti.

Sa yugtong ito, na maaaring tumagal ng ilang linggo, ang reaktor ay mapupuno ng likidong sodium at pagkatapos ay mapupunan ng nuclear fuel. Ipinaliwanag ng kinatawan ng Rosenergoatom na sa pagkumpleto ng pisikal na pagsisimula, ang power unit ay makikilala bilang isang nuclear installation.

Ang power unit No. 4 na may BN-800 reactor sa Beloyarsk Nuclear Power Plant (BNPP) ay aabot sa buong kapasidad sa pagtatapos ng 2014, sinabi ni Alexander Lokshin, Unang Deputy General Director ng Rosatom State Corporation, sa mga mamamahayag noong Miyerkules.

"Dapat maabot ng unit ang buong kapasidad nito sa katapusan ng taon," aniya, idinagdag iyon nag-uusap kami tungkol sa katapusan ng 2014.

Ayon sa kanya, sa kasalukuyan tumatakbo ang oras pagpuno ng circuit na may sodium, ang pagkumpleto ng pisikal na paglulunsad ay binalak para sa kalagitnaan ng Abril. Ayon sa kanya, ang power unit ay 99.8% ready para sa physical launch. Tulad ng sinabi ni Evgeny Romanov, Pangkalahatang Direktor ng Rosenergoatom Concern OJSC, ang power start-up ng pasilidad ay naka-iskedyul para sa katapusan ng tag-init.

Ang power unit na may BN-800 reactor ay isang pag-unlad ng natatanging BN-600 reactor sa Beloyarsk NPP, na nasa pilot operation nang humigit-kumulang 30 taon. Ang isang napakaliit na bilang ng mga bansa sa mundo ay nagtataglay ng teknolohiya ng mga mabilis na neutron reactor, at ang Russia ang nangunguna sa mundo sa lugar na ito.

Alamin natin ang higit pa tungkol dito...

Reactor (gitnang) silid BN-600

Ang bayan ng Zarechny ay matatagpuan 40 km mula sa Yekaterinburg, sa gitna ng pinakamagagandang kagubatan ng Urals. Noong 1964, ang unang Sobyet na pang-industriyang nuclear power plant, Beloyarskaya, ay inilunsad dito (na may isang AMB-100 reactor na may kapasidad na 100 MW). Ngayon ang Beloyarsk NPP ay nag-iisa sa mundo kung saan gumagana ang isang pang-industriyang power reactor sa mabilis na neutrons - BN-600.

Isipin ang isang boiler na sumisingaw ng tubig, at ang nagresultang singaw ay nagpapaikot ng turbogenerator na bumubuo ng kuryente. Tulad nito sa sa mga pangkalahatang tuntunin at nagtayo ng nuclear power plant. Tanging ang "boiler" ay ang enerhiya ng atomic decay. Ang mga disenyo ng mga power reactor ay maaaring magkakaiba, ngunit ayon sa prinsipyo ng operasyon maaari silang nahahati sa dalawang grupo - thermal neutron reactors at fast neutron reactors.

Sa puso ng anumang reaktor ay ang fission ng mabibigat na nuclei sa ilalim ng pagkilos ng mga neutron. Totoo, may mga makabuluhang pagkakaiba. Sa mga thermal reactor, ang uranium-235 ay na-fission sa ilalim ng pagkilos ng low-energy thermal neutrons, na gumagawa ng fission fragment at bagong high-energy neutrons (tinatawag na fast neutrons). Ang posibilidad ng pagsipsip ng isang uranium-235 nucleus (na may kasunod na fission) ng isang thermal neutron ay mas mataas kaysa sa isang mabilis, kaya ang mga neutron ay dapat pabagalin. Ginagawa ito sa tulong ng mga moderator - mga sangkap, sa mga banggaan sa nuclei kung saan nawawalan ng enerhiya ang mga neutron.

Ang gasolina para sa mga thermal reactor ay kadalasang mababa ang enriched uranium, grapayt, magaan o mabigat na tubig ang ginagamit bilang isang moderator, at ang ordinaryong tubig ay ang coolant. Ayon sa isa sa mga scheme na ito, karamihan sa mga gumaganang nuclear power plant ay nakaayos.

Ang mga mabilis na neutron na ginawa bilang resulta ng sapilitang fission ng nuclei ay maaaring gamitin nang walang anumang pag-moderate. Ang scheme ay ang mga sumusunod: ang mga mabilis na neutron na nabuo sa panahon ng fission ng uranium-235 o plutonium-239 nuclei ay hinihigop ng uranium-238 na may pagbuo (pagkatapos ng dalawang beta decay) ng plutonium-239. Bukod dito, para sa 100 fissioned uranium-235 o plutonium-239 nuclei, 120-140 plutonium-239 nuclei ang nabuo. Totoo, dahil ang posibilidad ng nuclear fission sa pamamagitan ng mabilis na mga neutron ay mas mababa kaysa sa mga thermal neutron, ang gasolina ay dapat na pagyamanin sa mas malaking lawak kaysa sa mga thermal reactor. Bilang karagdagan, imposibleng alisin ang init gamit ang tubig dito (ang tubig ay isang moderator), kaya kailangang gumamit ng iba pang mga coolant: kadalasan ito ay mga likidong metal at haluang metal, mula sa mga kakaibang opsyon tulad ng mercury (ginamit ang naturang coolant sa unang American experimental Clementine reactor) o lead -bismuth alloys (ginagamit sa ilang mga reactor para sa mga submarino - sa partikular, ang mga Sobyet na bangka ng proyekto 705) sa likidong sodium (ang pinakakaraniwang opsyon sa mga industrial power reactor). Ang mga reaktor na tumatakbo ayon sa pamamaraang ito ay tinatawag na mga fast neutron reactor. Ang ideya ng naturang reaktor ay iminungkahi noong 1942 ni Enrico Fermi. Siyempre, ipinakita ng militar ang pinaka-masigasig na interes sa pamamaraang ito: ang mga mabilis na reaktor sa proseso ng trabaho ay gumagawa hindi lamang ng enerhiya, kundi pati na rin ang plutonium para sa mga sandatang nuklear. Para sa kadahilanang ito, ang mga mabilis na neutron reactor ay tinatawag ding mga breeder (mula sa English breeder - manufacturer).

Zigzag ng kasaysayan

Ito ay kagiliw-giliw na ang kasaysayan ng industriya ng nuclear power sa mundo ay nagsimula nang tumpak sa isang mabilis na neutron reactor. Noong Disyembre 20, 1951, ang unang mabilis na neutron power reactor sa mundo na EBR-I (Experimental Breeder Reactor) na may electric power na 0.2 MW lamang ay inilunsad sa Idaho. Nang maglaon, noong 1963, isang nuclear power plant na may mabilis na neutron reactor na Fermi ay inilunsad malapit sa Detroit - na may kapasidad na halos 100 MW (noong 1966 ay nagkaroon ng isang malubhang aksidente sa pagkatunaw ng bahagi ng core, ngunit walang anumang mga kahihinatnan para sa kapaligiran o mga tao).

Mula noong huling bahagi ng 1940s, ang paksang ito ay pinag-aralan sa USSR ni Alexander Leipunsky, sa ilalim ng kanyang pamumuno sa Obninsk Institute of Physics and Power Engineering (IPPE) ang mga pundasyon ng teorya ng mabilis na mga reaktor ay binuo at maraming mga eksperimentong stand ang itinayo, na kung saan ginawang posible na pag-aralan ang pisika ng proseso. Bilang resulta ng pananaliksik, noong 1972 ang unang Soviet fast neutron nuclear power plant ay inilagay sa lungsod ng Shevchenko (ngayon ay Aktau, Kazakhstan) na may BN-350 reactor (orihinal na itinalagang BN-250). Hindi lamang ito nakabuo ng kuryente, ngunit gumamit din ng init upang mag-desalinate ng tubig. Hindi nagtagal ay inilunsad ang French nuclear power plant na may Phenix fast reactor (1973) at ang British na may PFR (1974), parehong may kapasidad na 250 MW.

Gayunpaman, noong 1970s, nagsimulang mangibabaw ang mga thermal neutron reactor sa industriya ng nuclear power. Ito ay dahil sa iba't ibang dahilan. Halimbawa, ang katotohanan na ang mga mabilis na reactor ay maaaring makagawa ng plutonium, na nangangahulugan na ito ay maaaring humantong sa isang paglabag sa batas sa hindi paglaganap ng mga sandatang nuklear. Gayunpaman, malamang na ang pangunahing kadahilanan ay ang mga thermal reactor ay mas simple at mas mura, ang kanilang disenyo ay nasubok sa mga reaktor ng militar para sa mga submarino, at ang uranium mismo ay napakamura. Ang mga industriyal na fast neutron power reactor na inilagay sa buong mundo pagkatapos ng 1980 ay mabibilang sa isang kamay: ito ay Superphenix (France, 1985-1997), Monju (Japan, 1994-1995) at BN-600 (Beloyarsk NPP, 1980), na sa kasalukuyan ay ang tanging gumaganang pang-industriyang power reactor sa mundo.

Konstruksyon ng BN-800

Babalik na sila

Gayunpaman, sa kasalukuyan, ang atensyon ng mga espesyalista at publiko ay muling nakatuon sa mga nuclear power plant na may mabilis na neutron reactor. Ayon sa mga pagtatantya na ginawa ng International Atomic Energy Agency (IAEA) noong 2005, ang kabuuang halaga ng napatunayang reserba ng uranium, ang halaga nito ay hindi lalampas sa $130 kada kilo, ay humigit-kumulang 4.7 milyong tonelada. Ayon sa mga pagtatantya ng IAEA, ang mga reserbang ito ay tatagal ng 85 taon (batay sa pangangailangan para sa uranium para sa pagbuo ng kuryente sa antas ng 2004). Ang nilalaman ng isotope 235, na "nasusunog" sa mga thermal reactor, sa natural na uranium ay 0.72% lamang, ang natitira ay uranium-238, na "walang silbi" para sa mga thermal reactor. Gayunpaman, kung lilipat tayo sa paggamit ng mga fast neutron reactor na may kakayahang "magsunog" ng uranium-238, ang parehong mga reserbang ito ay magiging sapat para sa higit sa 2500 taon!

Bukod dito, ginagawang posible ng mga mabilis na neutron reactor na ipatupad ang isang closed fuel cycle (sa kasalukuyan, hindi ito ipinapatupad sa BN-600). Dahil ang uranium-238 lamang ang "nasusunog", pagkatapos ng pagproseso (ang pagkuha ng mga produkto ng fission at ang pagdaragdag ng mga bagong bahagi ng uranium-238), ang gasolina ay maaaring i-reload sa reaktor. At dahil mas maraming plutonium ang nagagawa sa uranium-plutonium cycle kaysa sa nabulok, ang sobrang gasolina ay maaaring gamitin para sa mga bagong reactor.

Bukod dito, ang pamamaraang ito ay maaaring magproseso ng labis na mga armas-grade plutonium, pati na rin ang plutonium at minor actinides (neptunium, americium, curium) na nakuha mula sa ginastos na gasolina ng mga conventional thermal reactors (minor actinides kasalukuyang kumakatawan sa isang napaka-mapanganib na bahagi ng radioactive waste). Kasabay nito, ang dami ng radioactive na basura kumpara sa mga thermal reactor ay nabawasan ng higit sa dalawampung beses.

Makinis lamang sa papel

Bakit, sa lahat ng kanilang mga merito, ang mga fast neutron reactor ay hindi malawakang ginagamit? Una sa lahat, ito ay dahil sa mga kakaibang katangian ng kanilang disenyo. Tulad ng nabanggit sa itaas, ang tubig ay hindi maaaring gamitin bilang isang coolant, dahil ito ay isang neutron moderator. Samakatuwid, sa mga mabilis na reactor, ang mga metal ay pangunahing ginagamit sa isang likidong estado - mula sa kakaibang lead-bismuth alloys hanggang sa likidong sodium (ang pinakakaraniwang opsyon para sa mga nuclear power plant).

"Sa mga mabilis na neutron reactor, ang mga thermal at radiation load ay mas mataas kaysa sa mga thermal reactor," paliwanag ni Mikhail Bakanov, punong inhinyero ng Beloyarsk NPP, kay PM. – Ito ay humahantong sa pangangailangang gumamit ng mga espesyal na materyales sa istruktura para sa reactor vessel at in-reactor system. Ang mga casing ng TVEL at TVS ay hindi gawa sa mga haluang metal na zirconium, tulad ng sa mga thermal reactor, ngunit ng mga espesyal na alloyed chromium steels, na hindi gaanong madaling kapitan sa 'pamamaga' ng radiation. Sa kabilang banda, halimbawa, ang reactor vessel ay hindi napapailalim sa mga load na nauugnay sa panloob na presyon - ito ay bahagyang mas mataas kaysa sa atmospheric pressure.

Ayon kay Mikhail Bakanov, sa mga unang taon ng operasyon, ang mga pangunahing paghihirap ay nauugnay sa pamamaga ng radiation at pag-crack ng gasolina. Ang mga problemang ito, gayunpaman, ay nalutas sa lalong madaling panahon, ang mga bagong materyales ay binuo - kapwa para sa gasolina at para sa mga pambalot ng baras ng gasolina. Ngunit kahit ngayon, ang mga kampanya ay limitado hindi sa pamamagitan ng fuel burnup (na sa BN-600 ay umabot sa 11%), ngunit sa pamamagitan ng mapagkukunan ng mga materyales na kung saan ang gasolina, mga elemento ng gasolina at mga fuel assemblies ay ginawa. Ang karagdagang mga problema sa pagpapatakbo ay pangunahing nauugnay sa pagtagas ng sodium sa pangalawang circuit, isang reaktibo at nasusunog na metal na marahas na tumutugon sa pakikipag-ugnay sa hangin at tubig: "Tanging ang Russia at France ang may mahabang karanasan sa pagpapatakbo ng mga pang-industriyang power reactor sa mabilis na mga neutron. Pareho kaming nakaharap ng mga Pranses na espesyalista sa parehong mga problema mula pa sa simula. Matagumpay naming nalutas ang mga ito, mula sa simula pa lang espesyal na paraan pagsubaybay sa higpit ng mga circuit, lokalisasyon at pagsugpo sa mga pagtagas ng sodium. At ang proyekto ng Pransya ay naging hindi gaanong handa para sa gayong mga kaguluhan, bilang isang resulta, noong 2009, sa wakas ay isinara ang Phenix reactor.

"Ang mga problema ay talagang pareho," dagdag ng direktor ng Beloyarsk NPP na si Nikolai Oshkanov, "ngunit nalutas ang mga ito dito at sa France iba't ibang paraan. Halimbawa, nang ang pinuno ng isa sa mga asembliya ay yumuko kay Phenix upang kunin at idiskarga ito, ang mga Pranses na espesyalista ay bumuo ng isang kumplikado at medyo mahal na sistema ng 'pangitain' sa pamamagitan ng sodium layer. At noong nagkaroon kami ng parehong problema, iminungkahi ng isa sa aming mga inhinyero ang paggamit ng isang video camera na inilagay sa pinakasimpleng istraktura tulad ng isang diving bell - isang tubo na nakabukas mula sa ibaba na may argon na humihip mula sa itaas. Nang maalis ang sodium melt, nakuha ng mga operator ang mekanismo sa pamamagitan ng video link, at matagumpay na naalis ang baluktot na pagpupulong."

mabilis na kinabukasan

"Walang ganoong interes sa teknolohiya ng mabilis na mga reaktor sa mundo kung hindi dahil sa matagumpay na pangmatagalang operasyon ng ating BN-600," sabi ni Nikolai Oshkanov. "Ang pag-unlad ng enerhiyang nuklear, sa aking palagay, ay pangunahing nauugnay sa mass production at pagpapatakbo ng mga fast reactors.” . Ginagawa lamang nilang posible na maisama ang lahat ng natural na uranium sa ikot ng gasolina at sa gayon ay mapataas ang kahusayan, pati na rin bawasan ang dami ng radioactive na basura ng sampung beses. Sa kasong ito, ang kinabukasan ng nuclear energy ay magiging talagang maliwanag.

Mabilis na neutron reactor BN-800 (vertical section)
Ano bang meron sa loob niya

Ang core ng isang mabilis na neutron reactor ay nakaayos tulad ng isang sibuyas, sa mga layer

Ang 370 fuel assemblies ay bumubuo ng tatlong mga zone na may iba't ibang pagpapayaman sa uranium-235 - 17, 21 at 26% (sa una ay mayroon lamang dalawang zone, ngunit upang mapantayan ang paglabas ng enerhiya, gumawa sila ng tatlo). Ang mga ito ay napapalibutan ng mga side shield (kumot), o mga breeding zone, kung saan matatagpuan ang mga assemblies na naglalaman ng naubos o natural na uranium, na pangunahing binubuo ng 238 isotope. reproduction).

Ang mga Fuel assemblies (FAs) ay isang hanay ng mga elemento ng gasolina (TVEL) na pinagsama-sama sa isang pabahay - mga tubo na gawa sa espesyal na bakal na puno ng uranium oxide pellets na may iba't ibang pagpapayaman. Upang ang mga elemento ng gasolina ay hindi hawakan ang isa't isa, at ang coolant ay maaaring magpalipat-lipat sa pagitan nila, isang manipis na kawad ay sugat sa paligid ng mga tubo. Ang sodium ay pumapasok sa fuel assembly sa pamamagitan ng lower throttling hole at lumalabas sa mga bintana sa itaas na bahagi.

Sa ibabang bahagi ng pagpupulong ng gasolina mayroong isang shank na ipinasok sa socket ng kolektor, sa itaas na bahagi mayroong isang bahagi ng ulo, kung saan ang pagpupulong ay nakuha sa panahon ng pag-reload. Ang mga pagtitipon ng gasolina ng iba't ibang pagpapayaman ay may iba't ibang upuan, kaya imposibleng i-install ang pagpupulong sa maling lugar.

Para makontrol ang reaktor, 19 compensating rods na naglalaman ng boron (neutron absorber) ang ginagamit para mabayaran ang fuel burnup, 2 automatic control rods (upang mapanatili ang isang ibinigay na power), at 6 active protection rods. Dahil ang sariling neutron background ng uranium ay maliit, para sa kinokontrol na paglulunsad ng reaktor (at kontrol sa mababang antas ng kapangyarihan) ang "backlight" ay ginagamit - isang photoneutron source (gamma emitter plus beryllium).

Paano gumagana ang BN-600 reactor

Ang reaktor ay may integral na layout, ibig sabihin, ang core (1) ay matatagpuan sa reactor vessel, pati na rin ang tatlong loop (2) ng unang cooling circuit, na ang bawat isa ay may sariling pangunahing circulation pump (3) at dalawang intermediate heat. exchanger (4). Ang coolant ay likidong sodium, na ibinubomba sa core mula sa ibaba pataas at pinainit mula 370 hanggang 550°C

Sa pagdaan sa mga intermediate heat exchanger, inililipat nito ang init sa sodium sa pangalawang circuit (5), na pumapasok na sa mga generator ng singaw (6), kung saan sinisingaw nito ang tubig at pinainit ang singaw sa temperatura na 520°C (sa presyon na 130 atm). Ang singaw ay ibinibigay sa mga turbine naman sa mga silindro ng mataas (7), katamtaman (8) at mababang (9) na presyon. Ang singaw ng tambutso ay pinalalamig sa pamamagitan ng paglamig ng tubig (10) mula sa cooling pond at muling pumapasok sa mga generator ng singaw. Tatlong turbine generator (11) ng Beloyarsk NPP ang gumagawa ng 600 MW ng electric power. Ang gas cavity ng reactor ay puno ng argon sa napakababang overpressure (mga 0.3 atm).

Blind overload

Hindi tulad ng mga thermal reactor, sa BN-600 reactor, ang mga assemblies ay nasa ilalim ng isang layer ng liquid sodium, kaya ang pag-alis ng mga ginugol na assemblies at ang pag-install ng mga sariwang assemblies sa kanilang lugar (ang prosesong ito ay tinatawag na refueling) ay nangyayari sa isang ganap na saradong mode. Sa itaas na bahagi ng reaktor, mayroong malaki at maliit na rotary plugs (sira-sira na nauugnay sa bawat isa, iyon ay, ang kanilang mga rotation axes ay hindi nag-tutugma). Ang isang haligi na may mga sistema ng kontrol at proteksyon, pati na rin ang isang labis na karga na mekanismo na may isang collet-type gripper, ay naka-mount sa isang maliit na rotary plug. Ang rotary mechanism ay nilagyan ng "hydraulic lock" na gawa sa isang espesyal na low-melting alloy. Sa normal na estado nito, ito ay solid, at para sa muling pagkarga ay pinainit ito hanggang sa natutunaw na punto, habang ang reaktor ay nananatiling ganap na selyadong, upang ang mga paglabas ng mga radioactive na gas ay halos hindi kasama.

Ang proseso ng pag-reload ng isang pagpupulong ay tumatagal ng hanggang isang oras, ang pag-reload ng ikatlong bahagi ng core (mga 120 fuel assemblies) ay tumatagal ng humigit-kumulang isang linggo (sa tatlong shift), ang pamamaraang ito ay isinasagawa bawat micro-run (160 epektibong araw, sa mga tuntunin ng buong kapasidad). Totoo, ang fuel burnup ay nadagdagan na ngayon, at isang-kapat lamang ng core (mga 90 fuel assemblies) ang nire-refuel. Kasabay nito, ang operator ay walang direktang visual na feedback at ginagabayan lamang ng mga tagapagpahiwatig ng mga sensor ng mga anggulo ng pag-ikot ng string at grippers (ang katumpakan ng pagpoposisyon ay mas mababa sa 0.01 degrees), mga puwersa ng pagkuha at pagtatakda. Para sa mga kadahilanang pangkaligtasan, ang ilang mga paghihigpit ay ipinapataw sa pagpapatakbo ng mekanismo: halimbawa, ang dalawang katabing mga cell ay hindi maaaring ilabas nang sabay-sabay, bilang karagdagan, sa panahon ng labis na karga, ang lahat ng mga control at proteksyon rod ay dapat na nasa aktibong zone.

Noong 1983, sa batayan ng BN-600, ang enterprise ay bumuo ng isang proyekto para sa isang pinahusay na BN-800 reactor para sa isang power unit na may kapasidad na 880 MW(e). Noong 1984, nagsimula ang trabaho sa pagtatayo ng dalawang BN-800 reactor sa Beloyarskaya NPP at ang bagong South Ural NPP. Ang kasunod na pagkaantala sa pagtatayo ng mga reaktor na ito ay ginamit upang pinuhin ang disenyo upang higit na mapabuti ang kaligtasan nito at mapabuti ang mga teknikal at pang-ekonomiyang tagapagpahiwatig. Ang trabaho sa pagtatayo ng BN-800 ay ipinagpatuloy noong 2006 sa Beloyarsk NPP (4th power unit) at dapat makumpleto sa 2014.

Ang BN-800 na itinatayo ay may mga sumusunod na mahahalagang gawain:

• Tinitiyak ang operasyon sa MOX-fuel.
• Eksperimental na pagpapakita ng mga pangunahing bahagi ng isang closed fuel cycle.
• Nagtatrabaho sa tunay na kondisyon pagpapatakbo ng mga bagong uri ng kagamitan at pinahusay na mga teknikal na solusyon na ipinakilala upang mapabuti ang kahusayan, pagiging maaasahan at kaligtasan.
• Pag-unlad ng mga makabagong teknolohiya para sa hinaharap na mabilis na mga neutron reactor na may likidong metal coolant:
  • pagsubok at sertipikasyon ng promising fuel at structural materials;
  • pagpapakita ng teknolohiya ng pagsunog ng mga menor de edad na actinides at transmutation ng mga pangmatagalang produkto ng fission, na siyang pinaka-mapanganib na bahagi ng radioactive waste ng nuclear energy.

Isang proyekto para sa pinahusay na commercial reactor BN-1200 na may kapasidad na 1220 MW ay ginagawa.

Reactor BN-1200 (vertical section)

Ang sumusunod na programa para sa pagpapatupad ng proyektong ito ay pinlano:

• 2010…2016 – pagbuo ng isang teknikal na disenyo para sa isang planta ng reactor at pagpapatupad ng isang R&D program.
• 2020 – pag-commissioning ng pangunahing MOX-fuelled power unit at organisasyon ng sentralisadong produksyon nito.
• 2023…2030 – pag-commissioning ng isang serye ng mga power unit na may kabuuang kapasidad na humigit-kumulang 11 GW.

Gayunpaman, noong Disyembre 2017, nagsimula ang pagtatayo ng isang mas malaking CFR-600 power unit, na isang analogue ng BN-800 sa mga tuntunin ng ideolohiya at maging ang disenyo ng ilang mga elemento (halimbawa, mga generator ng singaw, na nagbunga ng alingawngaw na ang Russia ay kasangkot din sa disenyo dito). Ang ganitong pagmamadali sa pagtatayo ay dahil sa kumpetisyon sa iba pang mabilis na mga programa, na tinalakay sa ibaba. Ang pilot-industrial CFR-600, na nais nilang ilunsad noong 2023, ay dapat magbukas ng daan para sa mass construction ng 1200-megawatt CCFRs, na malulutas ang problema sa supply ng gasolina at bawasan ang halaga ng ginastos na nuclear fuel - sa pangkalahatan, ang mga plano dito ay tradisyonal na Chinese copy-paste French at/o Soviet.

Ang sectional-modular na disenyo ng pangalawang circuit ng CFR-600 ay nagpapahiwatig ng pagiging malapit nito sa linya ng Soviet/Russian BN. meron din naisip , Ano Ang pagkakaroon lamang ng dalawang loops (sa halip na 3 o 4) ay nangangahulugan na ang disenyong ito ay lalago sa kapangyarihan sa 900 o 1200 megawatts.

Gayunpaman, ang China ay hindi tumitigil sa isang sodium "classic", at bawat taon lahat mas maraming pera mamuhunan sa mga alternatibo. Pinakamahusay na Kilala Tungkol sa Lead Bismuth Project , ang una ay kumakatawan sa isang pagpupulong ng 0 kapangyarihan (o isang kritikal na pagpupulong, na nagpapahintulot sa pag-aaral ng mga isyu ng mga neutronic na katangian ng hinaharap na reaktor), at ang pangalawa ay isang proyekto ng isang 10 megawatt (t) na reaktor na may panlabas na neutron drive (ADS system). May mga alingawngaw tungkol sa mga aplikasyon ng militar ng pag-unlad na ito.

Bilang karagdagan, ang China noong 2017 ay nakakuha ng swerte sa pamamagitan ng buntot - sumang-ayon ito sa American Terra Power sa pagtatayo ng isang mabilis na sodium reactor na TWR-300 sa China. Terra Power, sa mahabang panahon pinondohan ni Bill Gates (ngunit sa Kamakailan lamang napagkaitan ng pera na ito) sa isang pagkakataon ay nagtipon ng pinakamalakas na Amerikanong mga developer ng mabilis na mga reaktor sa ilalim ng pakpak nito, at kung ang proyekto ng isang 300-megawatt (electric) reactor ay ipapatupad, ito ay magiging isang mahalagang iniksyon ng karanasang Amerikano sa programa ng China.

Ang haka-haka na imahe ng TWR-300 ay kahawig ng klasikong Phenix o BN-600 na mabilis na sodium reactor, ngunit maaaring mayroong maraming "chips" na nakatago sa disenyo ng core.

Sa wakas, aktibong binuo ng China ang paksa ng mga molten-salt reactors, gayunpaman, hindi ito ganap na alam dito kung pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga reaktor na may moderator o mabilis. Tila sa loob ng ilang taon ay magiging mas malinaw ang paksang ito. Ang mga molten-salt reactor ay kadalasang isinasaalang-alang sa loob ng balangkas ng isang malaking fleet ng mabilis na mga reaktor na may CNFC bilang "mga afterburner", na napagtatanto ang transmutation ng mga menor de edad na actinides at mga long-lived fission na produkto, at sa gayon ay malulutas sa wakas ang problema ng hindi kapani-paniwalang mahabang panahon ng pag-iimbak ng SNF o mga nalalabi. mula sa pagpoproseso ng SNF.

***

Well, nakarating kami sa Russian rapid program. Sa Russia, noong 2015 at 2018, mayroong ilan sa mga pinakamahusay na kondisyon sa mundo para sa mga developer ng mabilis na mga reaktor: mayroong isang malaking fleet ng mga eksperimental at pang-industriya na mga reaktor, mayroong pagpopondo para sa mga programa, ang operator ng NPP ay interesado sa pagpapakilala ng mga mabilis na reaktor. , hindi bababa sa para sa pagsunog ng plutonium, na mabubuo sa panahon ng reprocessing ng VVER SNF.

Ang Russia ay patuloy na nagtatayo ng mga civil fast reactor - sa larawan, ang pagtatayo ng isang 150 megawatt

Tila sa ilalim ng ganitong mga kondisyon, dapat ay nakita natin ang paglilipat ng mga bagong proyekto sa pagtatayo ng VVER ng mga proyekto ng konstruksiyon ng BN/BREST noong unang panahon.

Gayunpaman, hindi lahat ay napaka-rosas. Ang pagkakaroon ng pagsabog sa pangunguna sa mundo, ang mabilis na programa ng Russia ay nahaharap sa tatlong problema: ang pagbaba ng motibasyon na gawin ang isang bagay, panloob na kompetisyon, at pagbaba ng pondo.

Ang unang biktima ng mga problemang ito ay ang proyektong SVBR-100. Gaya ng nalalaman, ang mga heavy metal coolant para sa mga fast reactor ay may ilang mga pakinabang kaysa sa sodium (at sodium-potassium): incombustibility at inertness kapag nakikipag-ugnayan sa hangin at tubig, mataas na temperatura punto ng kumukulo, magandang mga katangian ng neutronic. Ang Lead-Bismuth Fast Reactor project ay dapat gamitin ang kasalukuyang karanasan sa pagtatrabaho sa lead-bismuth eutectic (lead-bismuth reactors sa halagang 7 piraso ay pinatatakbo ng USSR Navy, at hindi bababa sa 1 eksperimental na reactor ang nagtrabaho sa lupa).

Reactor plant SVBR-100 (sa gitna), pangalawang circuit (mga steam generator sa loob ng reactor, mga separator sa labas)

Kasabay nito, upang mag-breed ng mabilis na mga proyekto ng reaktor sa "iba't ibang mga anggulo", naakit ni Rosatom ang kumpanya " En+” Oleg Deripaska, at nagpasya silang gawing maliit ang reaktor at, sa hinaharap, modular upang sakupin ang naaangkop na angkop na lugar (sa pangkalahatan, nais kong magsulat ng isang detalyadong kuwento tungkol sa kasaysayan ng proyektong ito). Sa pamamagitan ng 2016, ang proyekto ay umabot sa yugto nang ang gastos ng konstruksiyon ay naging malinaw at, samakatuwid, ang presyo ng isang kilowatt-hour. Ang gastos at presyo ay naging napakataas (100+ dolyar bawat MWh), nang walang posibilidad na lumaban sa merkado ng Russia, at walang napakaraming lugar sa mundo kung saan ang proyektong ito ay hindi bababa sa potensyal na lumaban. Ang mga developer mula sa Rosatom at Deripaska sa likod ng mga eksena ay inakusahan ang isa't isa ng kawalan ng kakayahan na magdisenyo ng maliliit na nuclear power plant, ngunit sa isang paraan o iba pa, ang proyekto ay nagyelo at nananatili sa ganitong estado hanggang ngayon. Ang ganitong "hindi koponan" na diskarte, sa palagay ko, sa mahabang panahon ay nawalan ng loob sa mga pribadong mamumuhunan mula sa pamumuhunan sa magkasanib na mga proyekto kasama ang Rosatom.

Ang natitirang dalawang sangay - BREST at BN, bagaman sila ay pormal na pinagsama sa isang proyekto na "Breakthrough", nakipaglaban hanggang kamatayan sa isa't isa para sa isang lugar sa ilalim ng pinansiyal na araw. Sa partikular, ang punong barko na BN-1200, na dapat na sumipsip ng lahat ng karanasan ng mga sodium fast reactor at lumapit sa presyo ng VVER-1200, ay regular na pinuna at ipinadala para sa rebisyon, kung saan nananatili ito hanggang ngayon. Bagaman, sa katunayan, kung ang isang customer (halimbawa, ang Rosenergoatom concern) ay nangangailangan ng isang mabilis na power reactor, wala siyang alternatibo sa BN-1200, ang refrain ay ang ideya na kinakailangan na bumuo ng BREST at BN at ihambing ang mga ito. At dahil mayroon na tayong BN-800, maaaring hindi na sulit na magtayo ng bago.

Sa pamamagitan ng paraan, kakaunti ang nakakaalam, ngunit sa tabi mismo ng halaman ng Mayak ay ang site ng South Ural NPP na may dalawang hukay para sa BN-800, ang pagtatayo nito ay tumigil noong unang bahagi ng 90s.

Gayunpaman, ang mga taon ng pagpapabuti sa BN-1200 ay humantong sa isang medyo nakakagulat na resulta. Ang proyekto ay hindi kapani-paniwalang na-optimize sa mga tuntunin ng mga volume ng konstruksiyon, pagkonsumo ng metal ng planta ng reaktor, ang bilang ng mga kabit, atbp. at ngayon ay nakaposisyon bilang katumbas sa halaga ng konstruksiyon sa VVER-1200. Katumbas sa papel, ngunit dahil ang BN-800 ay nagkakahalaga ng halos isa at kalahating beses na mas mataas kaysa sa VVER-1200 kada megawatt, ito ay isang mahusay na tagumpay. Bilang isang resulta, kahit na ang desisyon na bumuo ng BN-1200 unit ay hindi pa nagawa, at sa harap ng isang makabuluhang pagbawas sa pamumuhunan sa pagtatayo ng mga bagong nuclear power unit sa Russia, ito ay magiging lubhang mahirap na gawin ito, ang ang posisyon ng sodium classics ay mas malakas kaysa dati. Tila, ang susunod na mahalagang punto ay ang pagbuo ng MOX fuel sa BN-800, dahil. ito ay binalak na maging pangunahing isa sa kasalukuyang proyekto ng BN-1200. Ngunit gayunpaman, nagniningning na may hindi kapani-paniwalang mga prospect, ngayon ang BN-1200 ay isang proyektong papel.

Ang proyektong BN-1200 (ngayon ay BN-1200M) ay hindi kapani-paniwalang nabawasan sa laki at mga partikular na gastos. Ang pangunahing bagay ay hindi mo kailangang magbayad ng mabigat na presyo ng operasyon para dito.

Ang BREST-300-OD sa parehong oras ay ginugol ang tatlong taon na ito sa mabibigat na labanan sa posisyon, unti-unting nawawalan ng pondo at mga posisyon. Bagama't nagsimula ang konstruksiyon ng fuel fabrication module (isa sa tatlong BREST unit kasama ang reactor at fuel processing module) noong 2014, at ngayon ang yugtong ito ay halos nakumpleto na at kahit ilang installation ng fabrication equipment ay nagsimula na, ang karagdagang construction ay hindi pa nagsimula. Sa partikular, sa yugto ng laboratoryo ay ipinahayag na hindi posible na makuha ang mga kinakailangang katangian mula sa pyroprocessing ng ginugol na nuclear fuel, na nangangahulugang kinakailangan na baguhin ang disenyo ng module ng pagproseso (medyo makabuluhang - upang ipakilala ang isang malaking storage facility para sa ginastos na nuclear fuel aging, isang PUREX workshop, atbp.), kahit papaano sa ngayon, hindi sila magdadala ng pyro ng mga siyentipiko.

Ang isa sa mga problemang tampok ng lead coolant ay slag formation/corrosion ng steels. Ang parehong mga proseso ay na-trigger ng "maling" oxygen na konsentrasyon sa coolant, na dapat panatilihin sa loob ng limitasyon ng 10^-5...10^-6 mass percent. Posible ba ito sa teknikal sa dami ng sampu-sampung metro kubiko ng pinainit na bubbling lead - walang nakakaalam ng sigurado.

Ang pagpuna sa proyekto ng reaktor ay naging mas malakas din, dahil kahit na ang napakalawak na R&D BREST na may maraming mga stand ay hindi maaaring pagtagumpayan ang kawalan ng hindi bababa sa isang maliit, ngunit napagtatanto ang lahat ng mga problemang epekto ng reaktor. Kasabay nito, ang ilang mga hindi kasiya-siyang tampok ay lumitaw sa mga bangko ng pagsubok, kung saan ang katotohanan ay palaging naiiba sa mga ideya: ang mga bomba ay nawasak sa isang lead stream, ito ay naging hindi bababa sa "napakahirap" upang magbigay ng isang tiyak na nakatakdang konsentrasyon ng oxygen sa isang malaking dami ng tingga, atbp.

Ngayon ay nananatili sa limbo ang BREST. Ang module ng katha, tila, ay makukumpleto at ilulunsad, ngunit walang pera para sa karagdagang pera, at hindi malinaw kung lilitaw ang mga ito. Na parang sumasalamin sa walang hanggang pagtugis ng Russia sa mga bansang European, ang mga proyekto ay nagiging walang katapusang at walang layunin na mga proseso.

Construction site BREST-300-OD noong tag-araw 2018. Bilang karagdagan sa mga ganap na auxiliary na gusali, isang administrative at amenity complex, isang sanitary checkpoint (2 gusali sa ibaba at sa gitna) at isang complex ng isang fabrication-refabrication module at mga gusali para sa paghawak ng radioactive waste (kanan sa itaas). Reaktor ay binalak na itayo sa isang bakanteng lugar kaliwang itaas.

Gayunpaman, sa lahat ng pagdududa na ito na gumagala sa hamog ay may isang maliwanag na lugar. Ito ang MBIR research reactor. Ang gawain nito ay palitan ang BOR-60, na nabubuhay sa mga huling taon nito. Ang reaktor na ito ay itinatayo sa RIAR, sa tabi ng hinalinhan nito, at bagaman, tulad ng BREST, hindi pa ito nakakatanggap ng pondo para sa buong konstruksyon (sa partikular, ang pera para sa pangalawang circuit, turbine at siyentipikong bahagi ay hindi pa napagkasunduan), ang Ang sukat ng proyekto ay malamang na hindi masyadong malaki ay magbibigay-daan sa perang ito na matanggap alinman mula sa estado o mula sa mga interesadong developer mula sa buong mundo. Naka-on sa sandaling ito ito ang tanging sibilyan na mabilis na reaktor na ginagawa sa Russia.

***

Sa kasalukuyang sitwasyon, kapag ang mga mabilis na programa ay walang mga komersyal na mamimili, at ang interes ng estado ay pabagu-bago at hindi matatag, ang pagkakaroon ng isang modernong mabilis na reaktor ay nakakatulong upang mapanatili ang teknolohikal na sangay na ito mula sa pagkalimot at sino ang nakakaalam - marahil sa isang punto ang lipunan ay muling maging sumusuporta sa nuclear energy, at iyon naman, ay mangangailangan ng mga mabilis na reactor at pagsasara ng fuel cycle.