V Rusku prebiehajú práce na vytvorení revolučného jadrového reaktora patriaceho do štvrtej generácie. Hovoríme o BREST reaktore, na ktorom v súčasnosti pracujú podniky, ktoré sú súčasťou štátnej korporácie Rosatom. Tento sľubný reaktor je postavený v rámci projektu Breakthrough. BREST je projekt rýchlych neutrónových reaktorov s oloveným chladivom, dvojokruhového prenosu tepla do turbíny a superkritických parametrov pary. Projekt je u nás vyvíjaný od konca 80. rokov minulého storočia. Hlavným vývojárom tohto reaktora je spoločnosť NIKIET pomenovaná po N. A. Dollezhalovi (Výskumný a projektový ústav energetiky).
Dnes jadrové elektrárne poskytujú Rusku 18% elektriny, ktorú vyrába. Jadrová energia je v európskej časti našej krajiny veľmi dôležitá, najmä na severozápade, kde tvorí 42% výroby elektrickej energie. V súčasnosti v Rusku funguje 10 jadrových elektrární, ktoré prevádzkujú 34 energetických blokov. Väčšina z nich používa ako palivo nízko obohatený urán s obsahom izotopu uránu-235 na úrovni 2-5%. Palivo v jadrovej elektrárni zároveň nie je úplne spotrebované, čo vedie k tvorbe rádioaktívneho odpadu.
Rusko už nahromadilo 18 tisíc ton vyhoreného uránu a každý rok sa toto číslo zvyšuje o 670 ton. Celkovo je na svete 345 tisíc ton tohto odpadu, z toho 110 tisíc ton je v USA. Problém so spracovaním týchto odpadov by mohol vyriešiť nový typ reaktora, ktorý by pracoval v uzavretom cykle. Vytvorenie takéhoto reaktora by pomohlo vyrovnať sa s únikom vojenskej jadrovej technológie. Takéto reaktory by mohli byť bezpečne dodávané do všetkých krajín sveta, pretože v zásade by na nich nebolo možné získať suroviny potrebné na výrobu jadrových zbraní. Ale ich hlavnou výhodou by bola bezpečnosť. Takéto reaktory bolo možné spustiť aj na starom vyhoretom jadrovom palive. Podľa A. Kryukova, doktora fyzikálnych a matematických vied, aj dosť hrubé výpočty nám hovoria, že zásoby vyhoreného uránu nahromadené za 60 rokov prevádzky jadrového priemyslu budú stačiť na niekoľko stoviek rokov výroby energie.
Reaktory BREST sú v tomto smere revolučným projektom. Tento reaktor dobre zapadá do kontextu prejavu Vladimíra Putina na miléniovom summite OSN pri septembri 2000. Ruský prezident v rámci svojej správy sľúbil svetu novú jadrovú energiu: bezpečnú, čistú, bez použitia zbraní. Od tejto prezentácie urobili práce na implementácii projektu Breakthrough a vytvorení BREST reaktora značný pokrok.
Celkový pohľad na reaktor BREST-300
Pôvodne bol navrhnutý blok BREST, ktorý by poskytoval pohonnú jednotku s výkonom 300 MW, ale neskôr sa objavil projekt so zvýšeným výkonom 1 200 MW. Vývojári zároveň v tomto časovom okamihu sústredili všetko svoje úsilie na menej výkonný reaktor BREST-OD-300 (experimentálna ukážka) v súvislosti s vývojom veľkého množstva nových konštrukčných riešení a plánov na ich testovanie na relatívne malom a lacnom projekte v realizácii. Zvolený výkon 300 MW (elektrický) a 700 MW (tepelný) je navyše minimálnym potrebným výkonom na dosiahnutie pomeru šľachtenia paliva v jadre reaktora rovnajúceho sa jednote.
V súčasnosti sa projekt „Prelom“realizuje na mieste podniku štátnej korporácie „Rosatom“sibírskeho chemického kombajnu (SCC) na území uzavretého územného celku (ZATO) Seversk (Tomskská oblasť). Tento projekt zahŕňa vývoj technológií na uzavretie cyklu jadrového paliva, o ktoré bude v jadrovej energetike v budúcnosti záujem. Implementácia tohto projektu v praxi predpokladá vytvorenie pilotného demonštračného energetického komplexu, ktorý pozostáva z: BREST-OD-300-rýchleho neutrónového reaktora s olovnatým chladiacim kvapalným kovom so stacionárnym jadrovým palivovým cyklom a špeciálnym modulom na výrobu / obnovu paliva pre tento reaktor, ako aj modul na prepracovanie vyhoreného paliva. Spustenie reaktora BREST-OD-300 sa plánuje na rok 2020.
Generálnym projektantom pilotného demonštračného energetického komplexu je petrohradský VNIPIET. Reaktor stavia spoločnosť NIKIET (Moskva). Predtým sa uvádzalo, že vývoj BREST reaktora sa odhaduje na 17,7 miliardy rubľov, výstavba modulu na opätovné spracovanie vyhoreného jadrového paliva - 19,6 miliardy rubľov, výrobný modul a štartovací komplex na obnovu paliva - 26,6 miliardy rubľov. Hlavnou úlohou vytváraného energetického komplexu by mal byť vývoj technológie na prevádzku nového reaktora, výroby nového paliva a technológie na prepracovanie vyhoreného jadrového paliva. Z tohto dôvodu bude rozhodnutie o uvedení reaktora BREST-OD-300 do energetického režimu na výrobu elektriny prijaté až po dokončení všetkých výskumných prác na projekte.
Stavenisko energetického komplexu BREST-300 sa nachádza v areáli rádiochemického závodu sibírskeho chemického kombajnu. Práce na tomto webe začali v auguste 2014. Podľa Sergeja Tochilina, generálneho riaditeľa SKhK, tu už bolo vykonané zvislé vyrovnanie s hĺbením milióna metrov kubických zeminy, boli položené káble, boli nainštalované priemyselné vodovody a boli dokončené ďalšie stavebné práce. V súčasnej dobe dodávateľ „Java-Stroy“a subdodávateľ Seversky „Spetsteplokhimmontazh“pokračujú v komplexe prác spojených s prípravným obdobím. Dnes na stavbe pracuje 400 ľudí, pričom s nárastom tempa prác v zariadení narastie počet stavbárov na 600-700 ľudí. Štátne investície do tohto projektu sa podľa tlačovej služby Siberian Chemical Combine odhadujú na 100 miliárd rubľov.
Experimentálny demonštračný energetický komplex v najväčšom u nás uzavretom administratívnom komplexe sa buduje postupne. Prvá výstavba závodu na výrobu nitridových palív sa plánuje do prevádzky v rokoch 2017-2018. V budúcnosti palivo vyrobené v tomto závode pôjde do experimentálneho demonštračného reaktora BREST-300, ktorého výstavba sa začne v roku 2016 a bude dokončená v roku 2020, bude to ukončenie druhej etapy projektu. Tretia etapa práce počíta s výstavbou ďalšieho závodu na prepracovanie vyhoreného paliva. Prelomový projekt by mal byť plne funkčný do roku 2023. Vďaka realizácii tohto ambiciózneho projektu by malo v meste Seversk pribudnúť zhruba 1,5 tisíc nových pracovných miest. Na stavbe inštalácie BREST-300 sa priamo zúčastní 6-8 tisíc pracovníkov.
Ako povedal vedúci projektu reaktora BREST-300 Andrei Nikolaev, experimentálny demonštračný energetický komplex v meste Seversk bude zahŕňať reaktorový závod BREST-OD-300 so stacionárnym jadrovým palivovým cyklom, ako aj komplex na výrobu „jadrové palivo budúcnosti“. Hovoríme o palive z nitridu pre rýchle reaktory. Predpokladá sa, že práve od tohto druhu paliva bude od 20. rokov XXI. Storočia fungovať celý jadrový energetický priemysel. Plánuje sa, že experimentálny reaktor BREST-300 sa stane prvým rýchlym neutrónovým reaktorom na svete s chladivom ťažkého tekutého kovu. Podľa projektu bude vyhoreté jadrové palivo v reaktore BREST-300 prepracované a potom znovu naložené do reaktora. Na počiatočné naplnenie reaktora bude potrebných celkovo 28 ton paliva. V súčasnej dobe prebieha analýza vyhoretého jadrového paliva zo skladovacích priestorov sibírskeho chemického kombajnu - je možné, že určité množstvo produktov s plutóniovým prvkom je možné použiť na výrobu paliva pre experimentálny reaktor BREST.
Reaktor BREST-300 bude mať v porovnaní s akýmkoľvek reaktorom, ktorý dnes funguje, niekoľko významných výhod z hľadiska prevádzkovej bezpečnosti. Tento reaktor sa bude môcť sám vypnúť v prípade odchýlky akýchkoľvek parametrov. Rýchly neutrónový reaktor navyše používa palivo s nižším rozpätím reaktivity a rýchle vylúčenie neutrónov a následnú možnosť výbuchu sú jednoducho vylúčené. Olovo, na rozdiel od sodíka, ktorý sa dnes používa ako nosič tepla, je pasívne a z hľadiska chemickej aktivity je olovo bezpečnejšie ako sodík. Husté palivo z nitridu ľahšie toleruje teplotné podmienky a mechanické chyby, je spoľahlivejšie ako oxidové palivo. Dokonca aj tie najextrémnejšie sabotážne havárie s deštrukciou vonkajších bariér (viečka plavidiel, budovy reaktorov atď.) Nebudú schopné viesť k rádioaktívnym únikom, ktoré by si vyžiadali evakuáciu obyvateľstva a následné dlhodobé odcudzenie pôdy, ako sa to stalo počas havária v Černobyle v roku 1986.
Výhody reaktora BREST zahŕňajú:
- bezpečnosť prírodného žiarenia v prípade všetkých druhov nehôd z vonkajších a vnútorných dôvodov vrátane sabotáže, ktorá nevyžaduje evakuáciu obyvateľstva;
- dlhodobé (časovo takmer neobmedzené) dodávky paliva vďaka efektívnemu využívaniu prírodného uránu;
-nešírenie jadrových zbraní na planéte odstránením výroby počas prevádzky plutónia na úrovni zbraní a zavedením technológie na mieste určenej na regeneráciu suchého paliva bez oddelenia plutónia a uránu;
- ekologická priaznivosť výroby energie a následná likvidácia odpadu v dôsledku uzavretého palivového cyklu s transmutáciou štiepnych produktov s dlhou životnosťou, transmutáciou a spaľovaním aktinidov v reaktore, čistením rádioaktívneho odpadu od aktinidov, uchovávaním a zneškodňovaním rádioaktívneho odpadu bez porušenia rovnováha prirodzeného žiarenia;
- ekonomická konkurencieschopnosť, ktorá je dosiahnutá prirodzenou bezpečnosťou jadrovej elektrárne a technológiou implementovaného palivového cyklu, napájaním reaktora iba 238 U, odmietnutím komplexných technických bezpečnostných systémov, vysokými parametrami vedenia, ktoré zaisťujú dosiahnutie nadkritických parametre obvodu parnej turbíny a vysoká účinnosť termodynamického cyklu, zníženie nákladov na stavbu.
Obraz projektu komplexu BREST. 1 - reaktor, 2 - turbínová miestnosť, 3 - modul na prepracovanie VJP, 4 - modul na výrobu čerstvého paliva.
Kombinácia mononitridového paliva, prirodzených vlastností olovnatej chladiacej kvapaliny, konštrukčných riešení jadra a chladiacich okruhov, fyzikálnych vlastností rýchleho reaktora prináša reaktor BREST na kvalitatívne novú úroveň prirodzenej bezpečnosti a umožňuje zaistiť stabilitu bez spustenia prostriedky núdzovej ochrany pri veľmi ťažkých nehodách, ktoré sú neprekonateľné pre ktorýkoľvek z existujúcich a projektovaných reaktorov na svete:
- samohybné delá všetkých dostupných regulačných orgánov;
- odstavenie (zaseknutie) všetkých čerpadiel 1. okruhu reaktora;
- odstavenie (zaseknutie) všetkých čerpadiel 2. okruhu reaktora;
- odtlakovanie budovy rektora;
- prasknutie rúrok alebo potrubí sekundárneho okruhu parogenerátora v ktorejkoľvek časti;
- ukladanie rôznych nehôd;
- Neobmedzený časový chlad pri úplnom vypnutí.
Prelomový projekt, ktorý realizuje Rosatom, je zameraný na vytvorenie novej technologickej platformy pre ruský jadrový priemysel s uzavretým palivovým cyklom a riešenie problému vyhoreného jadrového paliva a rádioaktívneho odpadu (RW). Výsledkom implementácie tohto ambiciózneho projektu by malo byť vytvorenie konkurencieschopného produktu, ktorý poskytne ruským technológiám vedúce postavenie vo svetovom jadrovom energetickom priemysle a všeobecne v globálnom energetickom systéme na nasledujúcich 30-50 rokov.
