Di Rusia, pekerjaan sedang dilakukan untuk membuat reaktor nuklir revolusioner milik generasi keempat. Kita berbicara tentang reaktor BREST, tempat perusahaan yang merupakan bagian dari perusahaan negara Rosatom saat ini bekerja. Reaktor yang menjanjikan ini sedang dibangun sebagai bagian dari proyek Terobosan. BREST adalah proyek reaktor neutron cepat dengan pendingin timbal, transfer panas sirkuit ganda ke turbin, serta parameter uap superkritis. Proyek ini telah dikembangkan di negara kita sejak akhir 1980-an. Pengembang utama reaktor ini adalah NIKIET dinamai N. A. Dollezhal (Lembaga Penelitian dan Desain Teknik Tenaga).
Saat ini, pembangkit listrik tenaga nuklir memberi Rusia 18% listrik yang dihasilkannya. Energi nuklir sangat penting di bagian Eropa negara kita, terutama di barat laut, di mana ia menyumbang 42% dari pembangkit listrik. Saat ini, ada 10 pembangkit listrik tenaga nuklir yang beroperasi di Rusia, yang mengoperasikan 34 unit listrik. Sebagian besar menggunakan uranium yang diperkaya rendah sebagai bahan bakar dengan kandungan isotop uranium-235 pada level 2-5%. Pada saat yang sama, bahan bakar di pembangkit listrik tenaga nuklir tidak sepenuhnya dikonsumsi, yang mengarah pada pembentukan limbah radioaktif.
Rusia telah mengumpulkan 18 ribu ton uranium bekas dan setiap tahun angka ini meningkat 670 ton. Secara total, ada 345 ribu ton sampah ini di dunia, 110 ribu ton di antaranya berada di Amerika Serikat. Masalah pengolahan limbah ini dapat diselesaikan dengan reaktor tipe baru, yang akan beroperasi dalam siklus tertutup. Penciptaan reaktor semacam itu akan membantu mengatasi kebocoran teknologi nuklir militer. Reaktor semacam itu dapat dipasok dengan aman ke negara mana pun di dunia, karena pada prinsipnya tidak mungkin mendapatkan bahan mentah yang diperlukan untuk pembuatan senjata nuklir di sana. Tetapi keuntungan utama mereka adalah keamanan. Reaktor semacam itu dapat dimulai bahkan dengan bahan bakar nuklir bekas yang sudah tua. Menurut A. Kryukov, Doktor Ilmu Fisika dan Matematika, bahkan perhitungan yang agak kasar memberi tahu kita bahwa cadangan uranium bekas yang terakumulasi selama 60 tahun operasi industri nuklir akan cukup untuk beberapa ratus tahun pembangkitan energi.
Reaktor BREST adalah proyek revolusioner ke arah ini. Reaktor ini sangat cocok dengan konteks pidato Vladimir Putin pada KTT Milenium di PBB pada September 2000. Sebagai bagian dari laporannya, presiden Rusia menjanjikan dunia energi nuklir baru: aman, bersih, tidak termasuk penggunaan senjata. Sejak presentasi itu, pekerjaan pelaksanaan proyek Terobosan dan pembuatan reaktor BREST telah membuat kemajuan yang signifikan.
Tampilan umum reaktor BREST-300
Awalnya dirancang unit BREST yang akan menyediakan unit daya dengan kapasitas 300 MW, tetapi kemudian muncul proyek dengan peningkatan kapasitas 1200 MW. Pada saat yang sama, pada saat ini, para pengembang telah memusatkan semua upaya mereka pada reaktor BREST-OD-300 yang kurang kuat (peragaan eksperimental) sehubungan dengan pengembangan sejumlah besar solusi desain baru dan rencana untuk mengujinya. pada proyek yang relatif kecil dan murah dalam pelaksanaannya. Selain itu, daya terpilih 300 MW (listrik) dan 700 MW (termal) merupakan daya minimum yang diperlukan untuk mendapatkan rasio pemuliaan bahan bakar di teras reaktor yang sama dengan satu.
Saat ini, proyek "Terobosan" sedang dilaksanakan di situs perusahaan negara "Rosatom" dari Siberian Chemical Combine (SCC) di wilayah unit teritorial tertutup (ZATO) Seversk (wilayah Tomsk). Proyek ini melibatkan pengembangan teknologi untuk menutup siklus bahan bakar nuklir, yang akan diminati di industri tenaga nuklir di masa depan. Implementasi proyek ini dalam praktik menyediakan pembuatan kompleks percontohan percontohan yang terdiri dari: BREST-OD-300 - reaktor neutron cepat dengan pendingin logam cair timbal dengan siklus bahan bakar nuklir stasioner dan modul khusus untuk fabrikasi / perbaikan bahan bakar untuk reaktor ini, serta modul untuk mengolah kembali bahan bakar bekasnya. Reaktor BREST-OD-300 direncanakan akan diluncurkan pada tahun 2020.
Perancang umum kompleks energi demonstrasi percontohan adalah VNIPIET St. Petersburg. Reaktor sedang dibangun oleh NIKIET (Moskow). Sebelumnya dilaporkan bahwa pengembangan reaktor BREST diperkirakan mencapai 17,7 miliar rubel, pembangunan modul pemrosesan ulang bahan bakar nuklir bekas - 19,6 miliar rubel, modul fabrikasi dan kompleks start-up perbaikan bahan bakar - 26,6 miliar rubel. Tugas utama kompleks energi yang sedang dibuat adalah pengembangan teknologi pengoperasian reaktor baru, produksi bahan bakar baru, dan teknologi pemrosesan ulang bahan bakar nuklir bekas. Untuk alasan ini, keputusan untuk meluncurkan reaktor BREST-OD-300 dalam mode daya untuk menghasilkan listrik akan dibuat hanya setelah selesainya semua pekerjaan penelitian di proyek tersebut.
Lokasi konstruksi kompleks daya BREST-300 terletak di area pabrik radiokimia dari Siberian Chemical Combine. Pekerjaan di situs ini dimulai pada Agustus 2014. Menurut Sergei Tochilin, Direktur Jenderal SKhK, di sini sudah dilakukan perataan vertikal dengan penggalian sejuta meter kubik tanah, pemasangan kabel, pemasangan pipa air industri, dan pekerjaan konstruksi lainnya telah selesai. Saat ini, kontraktor "Java-Stroy" dan subkontraktor Seversky "Spetsteplokhimmontazh" melanjutkan kompleks pekerjaan yang terkait dengan periode persiapan. Saat ini, 400 orang bekerja di lokasi konstruksi, dengan peningkatan laju pekerjaan di fasilitas tersebut, jumlah pembangun akan bertambah menjadi 600-700 orang. Investasi negara dalam proyek ini secara kasar diperkirakan mencapai 100 miliar rubel, menurut layanan pers Siberian Chemical Combine.
Kompleks energi demonstrasi eksperimental di kompleks administrasi tertutup terbesar di negara kita sedang dibangun secara bertahap. Yang pertama untuk membangun pabrik bahan bakar nitrida direncanakan akan ditugaskan pada 2017-2018. Ke depan, bahan bakar yang dihasilkan di pabrik ini akan masuk ke reaktor demonstrasi eksperimental BREST-300 yang pembangunannya akan dimulai pada 2016 dan akan selesai pada 2020, ini akan menjadi penyelesaian proyek tahap kedua. Pekerjaan tahap ketiga membayangkan pembangunan pabrik lain untuk pemrosesan ulang bahan bakar bekas. Proyek Breakthrough harus beroperasi penuh pada tahun 2023. Berkat implementasi proyek ambisius ini, sekitar 1,5 ribu pekerjaan baru akan muncul di kota Seversk. 6-8 ribu pekerja akan berpartisipasi langsung dalam pembangunan instalasi BREST-300.
Seperti yang dikatakan oleh kepala proyek reaktor BREST-300 Andrei Nikolaev, kompleks daya demonstrasi eksperimental di kota Seversk akan mencakup pabrik reaktor BREST-OD-300 dengan siklus bahan bakar nuklir stasioner, serta kompleks untuk produksi "bahan bakar nuklir masa depan." Kita berbicara tentang bahan bakar nitrida untuk reaktor cepat. Diasumsikan bahwa pada jenis bahan bakar inilah, mulai dari tahun 20-an abad XXI, seluruh industri tenaga nuklir akan berfungsi. Reaktor eksperimental BREST-300 direncanakan akan menjadi reaktor neutron cepat pertama di dunia dengan pendingin logam cair berat. Menurut proyek tersebut, bahan bakar nuklir bekas di reaktor BREST-300 akan diproses ulang dan kemudian dimasukkan kembali ke dalam reaktor. Sebanyak 28 ton bahan bakar akan dibutuhkan untuk pemuatan awal reaktor. Saat ini, analisis bahan bakar nuklir bekas dari fasilitas penyimpanan Siberian Chemical Combine sedang dilakukan - ada kemungkinan bahwa sejumlah produk dengan elemen plutonium dapat digunakan dalam produksi bahan bakar untuk reaktor BREST eksperimental.
Reaktor BREST-300 akan memiliki sejumlah keunggulan signifikan dalam hal keselamatan operasional dibandingkan reaktor yang beroperasi saat ini. Reaktor ini akan dapat dimatikan dengan sendirinya jika terjadi penyimpangan parameter apa pun. Selain itu, reaktor neutron cepat menggunakan bahan bakar dengan margin reaktivitas yang lebih rendah, dan percepatan neutron yang cepat dan kemungkinan ledakan selanjutnya dikesampingkan. Timbal, tidak seperti natrium yang digunakan saat ini sebagai pembawa panas, bersifat pasif, dan dari sudut pandang aktivitas kimia, timbal lebih aman daripada natrium. Bahan bakar nitrida padat lebih mudah mentolerir kondisi suhu dan cacat mekanis, lebih andal daripada bahan bakar oksida. Bahkan kecelakaan sabotase yang paling ekstrim dengan penghancuran penghalang eksternal (tutup kapal, bangunan reaktor, dll.) tidak akan dapat menyebabkan pelepasan radioaktif yang akan memerlukan evakuasi penduduk dan pengasingan tanah jangka panjang berikutnya, seperti yang terjadi selama kecelakaan Chernobyl pada tahun 1986.
Keuntungan dari reaktor BREST meliputi:
- keselamatan radiasi alam jika terjadi semua jenis kecelakaan karena alasan eksternal dan internal, termasuk sabotase, yang tidak memerlukan evakuasi penduduk;
- pasokan bahan bakar jangka panjang (hampir tidak terbatas waktunya) karena penggunaan uranium alam yang efisien;
- non-proliferasi senjata nuklir di planet ini dengan menghilangkan produksi selama operasi plutonium tingkat senjata dan penerapan teknologi di tempat untuk pemrosesan ulang bahan bakar kering tanpa pemisahan plutonium dan uranium;
- ramah lingkungan dari produksi energi dan pembuangan limbah selanjutnya karena siklus bahan bakar tertutup dengan transmutasi produk fisi berumur panjang, transmutasi dan pembakaran aktinida dalam reaktor, pemurnian limbah radioaktif dari aktinida, penyimpanan dan pembuangan limbah radioaktif tanpa melanggar keseimbangan radiasi alam;
- daya saing ekonomi, yang dicapai karena keamanan alami pembangkit listrik tenaga nuklir dan teknologi siklus bahan bakar yang diterapkan, memberi makan reaktor hanya dengan 238U, penolakan terhadap sistem keselamatan teknik yang kompleks, parameter timbal tinggi, yang memastikan pencapaian superkritis parameter sirkuit turbin uap dan efisiensi tinggi dari siklus termodinamika, pengurangan biaya konstruksi.
Gambar proyek kompleks BREST. 1 - reaktor, 2 - ruang turbin, 3 - modul pemrosesan ulang SNF, 4 - modul fabrikasi bahan bakar segar.
Kombinasi bahan bakar mononitrida, kualitas alami dari pendingin timbal, solusi desain inti dan sirkuit pendingin, karakteristik fisik reaktor cepat membawa reaktor BREST ke tingkat keamanan alami yang baru secara kualitatif dan memungkinkan untuk memastikan stabilitas tanpa memicu aktif. sarana perlindungan darurat dalam kecelakaan yang sangat parah, yang tidak dapat diatasi untuk reaktor yang ada dan yang diproyeksikan di dunia:
- senjata self-propelled dari semua badan pengatur yang tersedia;
- shutdown (macet) semua pompa dari sirkuit pertama reaktor;
- shutdown (macet) semua pompa dari sirkuit ke-2 reaktor;
- depressurisasi gedung rektorat;
- pecahnya tabung pembangkit uap atau pipa dari sirkuit sekunder di bagian mana pun;
- pengenaan berbagai kecelakaan;
- Cooldown waktu tidak terbatas saat mati total.
Proyek Terobosan yang dilaksanakan oleh Rosatom bertujuan untuk menciptakan platform teknologi baru untuk industri nuklir Rusia dengan siklus bahan bakar tertutup dan memecahkan masalah bahan bakar nuklir bekas dan limbah radioaktif (RW). Hasil dari implementasi proyek ambisius ini adalah penciptaan produk kompetitif yang akan memberikan teknologi Rusia kepemimpinan di industri tenaga nuklir dunia, dan secara umum dalam sistem energi global untuk 30-50 tahun ke depan.
