რუსეთმა მიაღწია გარღვევას ბირთვულ ენერგიაში

2024 ავტორი: Seth Attwood | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-16 16:09

პროექტი "გარღვევა" - ტომსკის მახლობლად მშენებარე ატომური რეაქტორი Brest-300, ახალ გვერდს გახსნის დედამიწის ენერგეტიკულ სექტორში. რუსეთი ქმნის მსოფლიოში პირველ Perpetuum Mobile-ს 300 მეგავატი სიმძლავრით - ატომური ელექტროსადგური დახურული საწვავის ციკლით. პროექტი თავისთავად გასაგები სახელწოდებით "გარღვევა" ჰპირდება ენერგიას საფრთხის გარეშე, ურანის მოპოვების გარეშე და ათწლეულების განმავლობაში უსწრებს კონკურენტებს…

ორმოცდასამი ჰექტარი ტერიტორია, ნაცრისფერი მონოლითური კედლები, ფიტინგები, რომლებიც უხვად გამოსული ცაში, ამწეები და 600 მუშა. სამი წლის შემდეგ, ამ ადგილას, დახურულ ქალაქში სევერსკი25 კილომეტრში ტომსკი, დაიწყებს მუშაობას მსოფლიოში პირველიPerpetuum Mobile 300 მეგავატი სიმძლავრით არის ატომური ელექტროსადგური დახურული საწვავის ციკლით და გამდნარი ტყვიით, როგორც გამაგრილებელი. საწარმოს ექსპერიმენტულს უწოდებენ, რადგან მისთვის სუპერტექნოლოგიები ჯერჯერობით მხოლოდ მათემატიკურ მოდელებზეა გათვლილი. თუმცა, მოქმედ რეაქტორზე მათი შემოწმების შემდეგ, ჩვენი ბირთვული მეცნიერები მიიღებენ ახალი თაობის საცნობარო ატომურ ელექტროსადგურს, ათწლეულების განმავლობაში შორდება Toshiba-ს, Areva-ს და სხვა კონკურენტებს.პროექტი, რომელსაც აქვს თვითახსნადი სახელი გარღვევა “, ჰპირდება ენერგიას საფრთხის გარეშე და რაც მთავარია, ურანის მოპოვების გარეშე.

სკეპტიკოსები და მშვიდობიანი ატომი

რამდენიმე სიტყვა მათთვის, ვინც მშვიდობიან ატომს რელიქვიად თვლის. კაცობრიობის მოთხოვნილება ენერგიაზე ორმაგდება ყოველ 20 წელიწადში. ნავთობისა და ნახშირის წვა იწვევს ყოველწლიურად დაახლოებით ნახევარი მილიარდი ტონა გოგირდის დიოქსიდის და აზოტის ოქსიდების წარმოქმნას, ანუ დედამიწის თითოეული მკვიდრისთვის 70 კილოგრამი მავნე ნივთიერებას. ატომური ელექტროსადგურების გამოყენება ამ პრობლემას ხსნის. უფრო მეტიც, ნავთობის მარაგი შეზღუდულია და ერთი ტონა ურანი-235-ის ენერგიის ინტენსივობა დაახლოებით უდრის ორი მილიონი ტონა ბენზინის ენერგიის ინტენსივობას.

ღირებულება ასევე მნიშვნელოვანია. ჰიდროელექტროსადგურზე კილოვატ/საათი ელექტროენერგია 10-25 კაპიკი ღირს, მაგრამ განვითარებულ სამყაროში ჰიდროენერგეტიკული პოტენციალი პრაქტიკულად ამოწურულია. ქვანახშირის ან საწვავის სადგურებზე - 22-40 კაპიკი, მაგრამ ჩნდება ეკოლოგიური პრობლემები. სამრეწველო ქარისა და მზის ელექტროსადგურებში - 35-150 კაპიკი, ცოტა ძვირი და ვინ გარანტიას იძლევა მუდმივი ქარის და ღრუბლების არარსებობის გარანტიას. ატომური ენერგიის ძირითადი ღირებულება 20-50 კაპიკია, ის სტაბილურია, გაცილებით ნაკლებ ეკოლოგიურ პრობლემებს ქმნის, ვიდრე ნავთობისა და ნახშირის წვა, მისი პოტენციალი უსაზღვროა.

საბოლოოდ, რუსული მშვიდობიანი ატომი თითქმის კონკურენციის გარეშე აღმოჩნდა. 2010 წელს, როდესაც 24-წლიანი სიცივის შემდეგ, ბევრ ქვეყანას კვლავ სურდა ატომური ელექტროსადგურების აშენება, ჩვენი რეაქტორები აღმოჩნდა იაფი და არა უარესი, ვიდრე იაპონური, ფრანგული და ამერიკული პროტოტიპები. უფრო მეტიც, ჩვენ, კონკურენტებისგან განსხვავებით , მთელი ეს წლები ვაშენებდით ატომურ ელექტროსადგურებს - როსტომს რაღაც ჰქონდა საჩვენებელი პოტენციური მომხმარებლისთვის.

სახელმწიფო კორპორაციის მენეჯმენტმა კომპეტენტურად განადგურდა მიღებული ინვალიდობა. შედეგად, გასულ წელს Westinghouse Electric გაკოტრდა. Toshiba, რომელმაც ადრე გამოისყიდა Westinghouse Electric, გზაშია. არევას ფინანსური მდგომარეობაც არ არის შესაშური. მეორე მხრივ, Atomexpo-2016-ზე 52 ქვეყნის დელეგაცია მოვიდა. ამ ქვეყნებიდან 20-ს ჯერ არ ჰქონია ბირთვული ენერგია. ისინი ახლა პირველად გამოჩნდებიან ეგვიპტე, ვიეტნამი, თურქეთი, ინდონეზია, ბანგლადეში - ჩვენი რუსული ატომური ელექტროსადგურები.

ღრმა ჯოჯოხეთი

ბირთვული ენერგიის მთავარი პრობლემა დღეს არის საწვავი … დედამიწაზე არის 6,3 მილიონი ტონა ეკონომიკურად აღდგენილი ურანი. თუ მოხმარების ზრდას გავითვალისწინებთ, ის დაახლოებით 50 წელი გაგრძელდება. ღირებულება დღეს შეადგენს დაახლოებით 50 აშშ დოლარს თითო კილოგრამი მადნის, მაგრამ რამდენადაც ნაკლებად მომგებიანი საბადოებია ჩართული მოპოვებაში, ის გაიზრდება 130 დოლარამდე კილოგრამზე და მეტზე. რა თქმა უნდა, არის დანაღმული რეზერვები და არა მცირე, მაგრამ ისინი სამუდამოდ არ არიან.

ურანის მოპოვება ძნელია ან ძალიან ძნელი … ურანის მადნის კლდეში არის დაახლოებით 0,1-1 პროცენტი, პლუს ან მინუს.საბადო გვხვდება დაახლოებით კილომეტრის სიღრმეზე. მაღაროებში ტემპერატურა 60 გრადუს ცელსიუსზე მეტია. მოპოვებული ქანები უნდა გაიხსნას მჟავაში, უფრო ხშირად გოგირდის მჟავაში, რათა ხსნარიდან გამოიყოს ურანის მადანი. ზოგიერთ საბადოში გოგირდის მჟავა დაუყოვნებლივ ჩაედინება მიწაში, რათა შემდგომში მისი მიღება დაშლილ ურანთან ერთად მოხდეს. თუმცა, არის ურანის ქანები, რომლებიც არ იხსნება გოგირდმჟავაში …

და ბოლოს, მხოლოდ გასუფთავებულ ურანში 0,72 პროცენტი საჭირო იზოტოპია ურანი-235. იგივე, რომელზეც ბირთვული რეაქტორები მუშაობენ. მისი ხაზგასმა ცალკე თავის ტკივილია. ურანი გარდაიქმნება გაზად (ურანის ჰექსაფტორიდი) და გადის ცენტრიფუგების კასკადებში, რომლებიც ბრუნავენ წამში დაახლოებით ორი ათასი ბრუნის სიჩქარით, სადაც მსუბუქი ფრაქცია გამოყოფილია მძიმესგან. ნაგავსაყრელი - ურანი-238, ურანის-235-ის ნარჩენი შემცველობით 0,2-0,3 პროცენტით, უბრალოდ გადაყარეს 50-იან წლებში. მაგრამ შემდეგ მათ დაიწყეს მისი შენახვა მყარი ურანის ფტორიდის სახით სპეციალურ კონტეინერებში ღია ცის ქვეშ. 60 წლის განმავლობაში დედამიწა დაგროვდა დაახლოებით ორი მილიონი ტონა ურანი-238 ფტორიდი … რატომ ინახება? შემდეგ, ეს ურანი-238 შეიძლება გახდეს საწვავი სწრაფი ბირთვული რეაქტორებისთვის, რომლებთანაც აქამდე ბირთვულ მეცნიერებს რთული ურთიერთობა ჰქონდათ.

მთლიანობაში, მსოფლიოში აშენდა 11 ინდუსტრიული სწრაფი ნეიტრონული რეაქტორი: სამი გერმანიაში, ორი საფრანგეთში, ორი რუსეთში, თითო ყაზახეთში, იაპონიაში, დიდ ბრიტანეთსა და შეერთებულ შტატებში. ერთ-ერთი მათგანი, SNR-300 გერმანიაში, არასოდეს გაუშვებია. კიდევ რვა გაჩერებულია. ორი მუშა დატოვა … სად გგონია? მართალია, ჩართულია ბელოიარსკის ატომური ელექტროსადგური.

ერთის მხრივ, სწრაფი რეაქტორები უფრო უსაფრთხოა, ვიდრე ჩვეულებრივი თერმული რეაქტორები. მათში არ არის მაღალი წნევა, არ არსებობს ორთქლ-ცირკონიუმის რეაქციის რისკი და ა.შ. მეორეს მხრივ, ნეიტრონული ველების ინტენსივობა და ტემპერატურა სამუშაო ზონაში უფრო მაღალია; ფოლადი, რომელიც შეინარჩუნებს თავის თვისებებს ორივე პარამეტრის მიხედვით, უფრო რთული და ძვირადღირებულია წარმოება. გარდა ამისა, წყალი არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც გამაგრილებელი სწრაფ რეაქტორში. რჩება: ვერცხლისწყალი, ნატრიუმი და ტყვია. ვერცხლისწყალი გამოიყოფა მაღალი კოროზიულობის გამო. ტყვია უნდა ინახებოდეს გამდნარ მდგომარეობაში - დნობის ტემპერატურა 327 გრადუსია. ნატრიუმის დნობის წერტილი 98 გრადუსია, ამიტომ ყველა სწრაფი რეაქტორი აქამდე დამზადებულია ნატრიუმის გამაგრილებლით. მაგრამ ნატრიუმი ძალიან მძაფრად რეაგირებს წყალთან. თუ წრე დაზიანდა… როგორც ეს მოხდა იაპონურ რეაქტორ „მონჯუზე“1995 წელს. ზოგადად, სწრაფები ძალიან რთული აღმოჩნდა.

არ ინერვიულო არ გაიყინოს

„ნუ ინერვიულებ, ჩვენს Brest-300 რეაქტორში ტყვია არა მხოლოდ არასოდეს გამაგრდება, არამედ არასოდეს გაცივდება 350 გრადუსზე ქვემოთ“, განუცხადა Lente.ru-ს BREST-OD-300 პროექტის ხელმძღვანელმა. ანდრეი ნიკოლაევი … - ამაზე პასუხისმგებელია სპეციალური სქემები და სისტემები. ეს არის სრულიად ახალი პროექტი, რომელსაც არაფერი აქვს საერთო ტყვიის-ბისმუტის რეაქტორებთან, რომლებიც წყალქვეშა ნავებზე იყო. აქ ყველაფერი განვითარდა უახლესი განვითარების, ტექნოლოგიებისა და მიღწევების გათვალისწინებით. Ეს იქნება მსოფლიოში პირველი ტყვიით გაგრილებული სწრაფი რეაქტორი … ტყუილად არ ჰქვია მას „გარღვევა“. თქვენს წინაშეა მომავლის საწარმო - მეოთხე თაობის ატომური ელექტროსადგური დახურული საწვავის ციკლი.

სამშენებლო მოედანზე ასვლის უფლება არ მომცეს - ეს საიდუმლო ინფორმაციაა. სურათების გადაღების უფლებასაც არ აძლევდნენ, ამიტომ სურათები ჩემი არ არის. ისინი გააკეთა ადამიანმა, რომელსაც წინასწარ აეხსნა, რა კუთხით არის შესაძლებელი ობიექტის დაჭერა და რა კუთხით შეუძლებელია. მაგრამ ანდრეი ნიკოლაევმა დეტალურად განმარტა, რატომ და რა თანმიმდევრობით შენდება პრორივის სამი სადგური და როგორ ატომური ელექტროსადგური შეუძლია ურანის გარეშე მუშაობა.

საწარმო შედგება სამი ქარხანა: საწვავის წარმოების ქარხანა, თავად რეაქტორი და საწვავის გადამუშავების ქარხანა. საწვავის მწარმოებელი ქარხანა საწვავის ელემენტების სრულიად ახალ შემადგენლობას დაამზადებს, რომელსაც მსოფლიოში ანალოგი არ ჰქონია. ეს არის შერეული ნიტრიდის ურანი-პლუტონიუმის საწვავი - MNUP. ახალ რეაქტორში დაშლის მასალა იქნება პლუტონიუმი … ხოლო ურანი-238, რომელიც თავისთავად არ იშლება, დასხივდება თერმული ნეიტრონებით და გადაიქცევა პლუტონიუმ-239-ად. ანუ Brest-300 რეაქტორი გამოიმუშავებს სითბოს, ელექტროენერგიას და სხვა მოამზადეთ საწვავი თქვენთვის.

ორი ჩიტი ერთი ქვით

დღეს მსოფლიოში მუშაობენ 449 მიმდინარეობს მშვიდობიანი სამრეწველო ბირთვული რეაქტორი და კიდევ 60. ამ რეაქტორების მუშაობის დროს, წარსულში და მომავალზე, ჩნდება დაგეგმილი პრობლემა - დახარჯული საწვავის შეკრებები. პირველ რიგში, მათ სპეციალურ აბანოებში ათავსებენ, სადაც რამდენიმე წლის განმავლობაში „გრილდებიან“. შემდეგ, „გაციებული“საწვავის ელემენტები ინახება „მშრალ“საწყობებში, სადაც გროვდება დიდი რაოდენობით. ნარჩენების შეკრების დამუშავების შესაძლებლობა რამდენჯერმე ნაკლებია ვიდრე საჭიროა. რატომ? რადგან ეს ძალიან რთული და ძვირია.

Breakthrough პროექტი ააშენებს საკუთარ საწვავის გადამამუშავებელ ქარხანას. როგორც თქვენ ალბათ მიხვდებით, ეს ქარხანა არა მხოლოდ გაანადგურებს დამწვარ საწვავს, არამედ გასცემს ნედლეულს ახალი შეკრებებისთვის … ძველი საწვავის წნელები იხსნება მჟავაში, შესაძლოა გოგირდში, შემდეგ ქარხანაში რთული ქიმიური ტექნოლოგიების გამოყენებით ხსნარი გამოიყოფა ელემენტად. არასაჭირო განპირობებულია და დამარხულია, საჭირო გამოიყენება. ახალი საწვავის ნედლეულის გარდა, საწარმო ძველი კრებულებიდან ამოიღებს მძიმე ელემენტების უიშვიათეს იზოტოპებს, რომლებიც მოთხოვნადია მედიცინაში, მეცნიერებასა და მრეწველობაში.

სხვათა შორის, რეაქტორის სიმძლავრე 300 მეგავატი შემთხვევით არ აირჩიეს. ამ სიმძლავრის დროს ის გამოიმუშავებს იმდენ პლუტონიუმს, რამდენსაც მოიხმარს. იგივე რეაქტორი, რომელსაც აქვს უფრო მაღალი სიმძლავრე, უფრო მეტ საწვავს გამოიმუშავებს, ვიდრე მოიხმარს. ასე რომ, მას შემდეგ რაც ჩაიტვირთება, ბრესტის რეაქტორი იმუშავებს, როგორც ჩვეულებრივი Perpetuum Mobile. საჭირო იქნება მხოლოდ გაფუჭებული ურანის მცირე მარაგი. ისე, და ურანი-238, როგორც უკვე აღვნიშნე, ატომური ინდუსტრია აგროვებს ამ რაოდენობით. რომელიც სამუდამოდ გაგრძელდება.

დიდი ქვაბი

- რომ წარმოიდგინოთ რეაქტორი, - განაგრძობს ანდრეი ნიკოლაევი. - ეს არის ტაფა 17 მეტრი სიმაღლისა და 26 მეტრის დიამეტრის. საწვავის შეკრებები ჩაედინება მასში. სითბოს გადამცვლელი - გამდნარი ტყვია ცირკულირებს მასში. ყველა აღჭურვილობა მხოლოდ რუსული წარმოებიდან. ეს იქნება სრულიად უსაფრთხო რეაქტორი ერთიანობაზე ნაკლები რეაქტიულობის ზღვარით. ანუ, ფიზიკის კანონების შესაბამისად, მას უბრალოდ არ აქვს საკმარისი რეაქტიულობა აჩქარებისთვის. მასზე მასშტაბური ავარიები შეუძლებელია. მოსახლეობის ევაკუაცია არასოდეს იქნება საჭირო. ნებისმიერი წარუმატებლობა, თუ მოხდება, არ გასცდება საწარმოს შენობის საზღვრებს. ჰიპოთეტური ავარიის შედეგად ატმოსფეროში გამონაბოლქვიც კი არ მოხდება.

Brest-300 რეაქტორში დაინერგება გამაგრილებლის ავტომატური გაწმენდა. ახალი რეაქტორის გამაგრილებლის, ანუ ტყვიის ჩანაცვლება არასოდეს დასჭირდება. ეს გამორიცხავს ტრადიციული ბირთვული ენერგიის სხვა პრობლემურ ნარჩენებს - LRW.

პრობლემები გზაში წყდება

Brest-300 პროექტის ავტორები არიან NIKIET დოლეჟალის სახელობის. თანხა დროულად გამოიყოფა, მშენებლობა დაგეგმილი ტემპით მიმდინარეობს, პირველი საწვავის ქარხანა დაიწყებს მუშაობას. რეაქტორის გაშვება 2024 წელს იგეგმება … შემდეგ დასრულდება საწვავის გადამუშავების მოდული. მშენებლობის პარალელურად, კვლევითი სამუშაოები გრძელდება. ამ სამუშაოების შედეგად პერიოდულად ხდება ცვლილებები მშენებლობაში, ამიტომ საბოლოო საბოლოო დრო არ სახელდება.

ბრესტის პროექტს აკადემიურ წრეებში მოწინააღმდეგეები ჰყავს. ეს გასაგებია, პროექტმა გაიმარჯვა კონკურსში, რომელშიც კიდევ რამდენიმე გამოჩენილი ინსტიტუტი მონაწილეობდა. კრიტიკოსები ამბობენ, რომ ბრესტში გამოყენებული ტექნოლოგიები დაუმთავრებელია. კერძოდ, ისინი ეჭვქვეშ აყენებენ ტყვიის დნობის გამოყენებას, როგორც სითბოს გადამტანს და ა.შ. ჩვენ არ შევალთ დეტალებში, ისინი ძალიან რთული და ორაზროვანია. მეორე მხრივ, რატომ არ უნდა ვენდოთ ჩვენს ატომურ მეცნიერებს? ყველა პროექტი, რომელიც სსრკ-მ და მის შემდეგ რუსეთმა განახორციელა ბირთვულ ინდუსტრიაში, ერთი ნაბიჯით უსწრებდა მათ დასავლელ და აღმოსავლელ კოლეგებს. მაშ, რა მიზეზი გვაქვს დავიჯეროთ, რომ ამჯერად ყველაფერი სხვაგვარად განვითარდება? მეჩვენება, რომ თქვენ უბრალოდ უნდა იყოთ ბედნიერი Rosatom-ისთვის და TVEL-ისთვის და ამავდროულად საკუთარი თავისთვის, რადგან ეს არის ჩვენი კორპორაცია.