Alexey Anpilogov nói về phép thuật hạt nhân của lò phản ứng BREST mới
Rosatom đã bắt đầu xây dựng tổ máy điện thế hệ mới BREST-OD-300 đầu tiên trên thế giới tại Vùng Tomsk.
BREST là một lò phản ứng nhanh làm mát bằng chì. Công suất điện dự kiến là 1200 MW.
Lò phản ứng mới đang được xây dựng tại địa điểm của Tổ hợp Hóa chất Siberi (Siberian Chemical Combine) ở Seversk, Vùng Tomsk. Vào cuối những năm 50, nhà máy điện hạt nhân công nghiệp Siberia đã bắt đầu hoạt động tại đây.
Một chuyên gia trong lĩnh vực năng lượng hạt nhân, nhà báo nổi tiếng Alexei Anpilogov nói với Zhurnalisticheskaya Pravda về lò phản ứng BREST độc đáo mới.
“Cái tên này đã mã hóa tính sáng tạo của lò phản ứng mới - đó là một lò phản ứng nhanh với chất làm mát bằng chì trong trạm, thực tế sẽ không phụ thuộc vào uranium tự nhiên. Neutron nhanh là những hạt rất thú vị, chúng có thể chuyển đổi một số nguyên tố hóa học thành những nguyên tố khác. Tất nhiên, điều này cũng được thực hiện bởi các neutron mà chúng ta sử dụng trong các nhà máy điện thông thường. Nhưng neutron nhanh có tiết diện bắt giữ cao đối với đồng vị uranium-238, hơn 90% trong uranium tự nhiên. Vấn đề là uranium này không phân hạch, nó biến thành các chất hóa học khác, cụ thể là thành plutonium, khi bắt được một neutron nhanh, biến thành plutonium-239 do kết quả của các phản ứng hạt nhân nhanh. Nó không chỉ là nguyên liệu chế tạo bom hạt nhân mà còn là nhiên liệu hạt nhân tốt. Tại lò phản ứng BREST, chúng tôi có thể sản xuất nhiên liệu hạt nhân mới từ đồng vị uranium-238 vẫn còn thải, không thể sử dụng trong các lò phản ứng thông thường.
Với mỗi sự phân hạch của uranium-235, 2 hoặc 3 neutron được phát ra. Không cần thiết nữa vì có thể xảy ra cháy nổ. Hạt nhân đã ném ra 2-3 neutron, một neutron đã được sử dụng, và phần còn lại bị lò phản ứng hấp thụ, theo thời gian sẽ trở thành chất phóng xạ. Cho đến khi phóng đài, nó không bị phóng xạ. Khi bắt đầu làm việc, nó bắt đầu thu được bức xạ. Chúng tôi sử dụng một neutron để tiếp tục phản ứng dây chuyền, phần còn lại 1-2 để sản xuất plutonium-239. Để diễn đạt theo ngôn ngữ báo chí, chúng tôi nạp một khúc gỗ hạt nhân vào lò uranium, đốt cháy và lấy ra hai khúc nữa. Đó là phép thuật hạt nhân. Nếu chu kỳ này được lặp lại, thì chúng ta sẽ có một lò phản ứng của nhà lai tạo.
Tại sao họ không được thực hiện sau đó? Vì nó rất khó. Lò phản ứng là một thứ nóng, những phản ứng phức tạp liên tục diễn ra trong đó. Nó có bức xạ neutron mạnh. Nó cần được giữ ở nhiệt độ cao, bởi vì nước thông thường rất tích cực hấp thụ các neutron mà chúng ta cần. Để lấy được những "khúc gỗ" từ lò hạt nhân, neutron phải liên tục dính vào uranium và biến nó thành plutonium. Plutonium cũng được hình thành trong các lò phản ứng thông thường, nhưng với số lượng nhỏ: một "khúc gỗ" uranium được ném vào, và một "nửa trường" plutonium được đưa ra ngoài. Các lò phản ứng của người chăn nuôi nhanh phải di chuyển ra xa nước.
Ở đây chúng ta chuyển sang phần thứ hai - đây là những chất làm nguội chì. Chì, không giống như các chất khác, không thích neutron cho lắm, nó không hấp thụ chúng mà làm chậm chúng để gây ra sự phân hạch tiếp theo. Chì, tất nhiên, cần phải được đun nóng trong một thời gian dài để biến nó thành trạng thái lỏng (chúng sẽ nóng lên đến 1750 độ C!). Nó sẽ từ từ tan chảy và chỉ sau bảy tháng lò phản ứng sẽ bắt đầu hoạt động (một tuần nữa lò phản ứng sẽ bắt đầu hoạt động trên mặt nước). Sau đó, chì sẽ bắt đầu lưu thông ở dạng lỏng. Trước đó, phản ứng nhanh được thực hiện bằng cách sử dụng natri, anh ấy cũng không thích neutron cho lắm và không hấp thụ chúng. Nhưng natri là một kim loại rất hoạt động, nếu bạn đặt một mảnh vào nước, nó sẽ bắt đầu chuyển hydro khỏi nước, khi đi vào khí quyển, nó sẽ tương tác với oxy. Bất kỳ sự rò rỉ natri nào cũng là một đám cháy. Trong số bốn quốc gia (Mỹ, Pháp, Nhật Bản, Liên Xô) bắt đầu xây dựng các lò phản ứng neutron nhanh thế hệ đầu tiên sử dụng natri, chỉ có Liên Xô là hoàn thành nó. Những người còn lại đã rời khỏi cuộc đua. Họ đã để những lò phản ứng này bị rò rỉ và bốc cháy. Người Nhật đã thả vòi vào natri lỏng và không thể lấy được. Liên Xô đã thành công, ở Nga sau đó họ tiếp tục xây dựng các lò phản ứng BN-800, đúng nghĩa là cách đây vài năm họ đã phóng hoàn toàn.
Chì, không giống như natri, không hoạt động, tương tác yếu với nước và không khí, cộng với nó đông đặc, nơi natri bắt đầu cháy. Chì, chảy ra khỏi lò phản ứng, làm tắc nghẽn các hư hỏng có thể xảy ra. Tức là lò phản ứng này cũng an toàn. Sẽ không có tai nạn nào xảy ra ở Chernobyl và Fukushima. Đây là lò phản ứng của tương lai, sẽ cung cấp nhiên liệu cho Nga trong vài trăm năm. Chúng ta có uranium-238, có rất ít hoạt độ phóng xạ tự nhiên. Chúng ta có thể đặt nó giống như những "khúc gỗ" trong lò phản ứng và lấy plutonium ra khỏi đó một lần nữa. Plutonium này nên được đốt cháy, và kết quả của quá trình đốt cháy plutonium nên được xử lý dưới dạng nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng ”.
Alexey Anpilogov spoke about the nuclear magic of the new BREST reactor
Алексей Анпилогов рассказал о ядерной магии нового реактора БРЕСТ
«Росатом» начал строительство первого в мире энергоблока нового поколения БРЕСТ-ОД-300 в Томской области. БРЕСТ является реактором на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем. Планируемая электрическая мощность составит 1200 МВт. Новый реактор строится на площадке «Сибирского химического...
jpgazeta.ru
---------------------------------------------------------------
Việc xây dựng lò phản ứng hạt nhân đột phá BREST-OD-300 đã bắt đầu ở Nga. Và đột phá là gì?
Nga khẳng định vị thế là nước dẫn đầu thế giới về công nghệ hạt nhân. Không có gì giống như thế này trên thế giới, và thậm chí không thể đoán trước được trong bất kỳ tương lai gần. Hơn nữa, thế giới thậm chí còn chưa tiếp cận giai đoạn trước - lò phản ứng nhanh natri, và Nga đã bắt đầu xây dựng lò phản ứng của tương lai - chì.
Sự kiện mang tính lịch sử đối với năng lượng hạt nhân toàn cầu, đã diễn ra vào thứ Ba tại địa điểm của Tổ hợp Hóa học Siberia (SCC) của Tập đoàn Năng lượng Nguyên tử Nhà nước Rosatom ở thành phố Seversk, Vùng Tomsk: công trình xây dựng thế hệ mới đầu tiên trên thế giới đơn vị điện BREST-OD-300, sẽ trở thành "trái tim của" tổ hợp thử nghiệm và trình diễn, thể hiện chất lượng mới của thế hệ hạt nhân trong tương lai - an toàn chưa từng có, thân thiện với môi trường, tiết kiệm tài nguyên và cạnh tranh ", phóng viên RIA Novosti báo cáo.
Nhưng đột phá là gì? Để làm được điều này, bạn cần bắt đầu từ xa một chút.
Các lò phản ứng nhiệt hiện đại hoạt động tại các nhà máy điện hạt nhân trên thế giới sử dụng đồng vị uranium-235 làm nhiên liệu. Đây thường là nguyên tố phóng xạ duy nhất hỗ trợ phản ứng dây chuyền và được tìm thấy trong tự nhiên cùng lúc.
Vấn đề là trong tất cả trữ lượng uranium tự nhiên, đồng vị 235 chỉ chiếm 0,7%, 99,3% còn lại là uranium-238. Nhưng nó không hỗ trợ phản ứng dây chuyền, và không thể sử dụng nó làm nhiên liệu cho các nhà máy điện hạt nhân. Do có rất ít uranium-235 nên trên thực tế, nó gần như không xuất hiện trong tự nhiên, không lâu nữa thì trữ lượng của nó sẽ cạn kiệt hoàn toàn. Nhưng nếu U238 có thể được sử dụng, nó sẽ mở rộng lượng nhiên liệu hạt nhân sẵn có lên 200 lần.
May mắn thay, có một lối thoát - đây là cái gọi là Chu trình nhiên liệu hạt nhân kín (Closed Nuclear Fuel Cycle).
Thực tế là U238 chuyển đổi khá dễ dàng thành plutonium-239, chất đã hỗ trợ phản ứng dây chuyền. Điều này xảy ra trong chính lò phản ứng hạt nhân. Một phần của neutron được sử dụng cho phản ứng dây chuyền và sản xuất năng lượng, và một phần neutron "bổ sung" được hấp thụ bởi U238 có trong nhiên liệu và nó biến thành Pu239, và hóa ra là nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng (SNF) rồi chứa một lượng plutonium-239 nhất định - thích hợp để sử dụng làm nhiên liệu hạt nhân. Đó là, tất cả những gì còn lại là xử lý nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng, chiết xuất Pu239 và U235 chưa đốt cháy từ nó rồi nạp lại vào lò phản ứng.
Và điều này đã được sử dụng trong một thời gian dài, đặc biệt là rộng rãi ở Pháp. Có một nhà máy khổng lồ để tái chế nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng - La-Haug, nhà máy tái chế nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng từ khắp châu Âu, trả lại nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng làm nhiên liệu cho các nhà máy điện hạt nhân. Đây là ZYATZ.
Nhưng, bạn hỏi, tại sao chúng ta cần lò phản ứng BREST, mà họ bắt đầu xây dựng ở Nga, nếu ở Pháp mọi thứ đã hoạt động trong một thời gian dài mà không có "đột phá" nào.
Thực tế là lượng nhiên liệu hữu ích thu được từ SNF từ các lò phản ứng nhiệt thông thường ít hơn mức cần thiết để nạp đầy đủ cho lò phản ứng. Nói một cách đại khái, trong số 100 kg nhiên liệu, chỉ có 15 kg được trả lại sau khi xử lý. Do đó, cần phải sử dụng uranium-235 tự nhiên, chỉ ít hơn một chút so với việc không tái chế nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng. Và người Pháp đang làm điều này nhiều hơn để giảm lượng chất thải hạt nhân hơn là đặc biệt để thực hiện một chu trình nhiên liệu hạt nhân khép kín. Tất nhiên, giảm lượng chất thải hạt nhân cũng là một điều cần thiết, nhưng tôi muốn làm điều đó để không cần thiết phải sử dụng uranium-235 tự nhiên.
Liệu nó có thể. Thật vậy, 80% nhiên liệu của nhà máy điện hạt nhân là U238. Nếu ít nhất một phần tư trong số đó được chuyển đổi thành Pu239, thì nó sẽ đủ để nạp lại lò phản ứng. Nhưng trong các nhà máy điện hạt nhân "nhiệt" thông thường, điều này không hoạt động.
Các nhà máy điện hạt nhân thông thường sử dụng cái gọi là lò phản ứng "chậm", hoặc lò phản ứng nhiệt. Nhưng, may mắn thay, cũng có những lò phản ứng "nhanh", và ở đây chúng ta đang tiếp cận chủ đề về bước đột phá của Nga trong công nghệ chu trình nhiên liệu hạt nhân khép kín.
Trong các lò phản ứng nhanh, tỷ lệ tạo nhiên liệu là 1,2, do đó, một lò phản ứng như vậy không chỉ tạo ra điện mà còn tạo ra đồng vị plutonium-239 mà chúng ta cần cho chính nó, và cho hai lò phản ứng nhiệt nữa. Ở Nga, hai lò phản ứng "nhanh" hoạt động tại NPP Beloyarsk, đó là BN-600 và BN-800. Không có lò phản ứng nhanh công nghiệp nào khác trên thế giới. Do đó, Nga đang sử dụng một chu trình nhiên liệu hạt nhân khép kín thực sự - một sự kết hợp của một lò phản ứng nhanh và hai lò phản ứng nhiệt. Bằng cách này, không chỉ giúp giảm tiêu thụ U235 tự nhiên, về cơ bản là làm cho trữ lượng nhiên liệu hạt nhân thực tế là không giới hạn (tôi xin nhắc lại rằng có rất nhiều U238 trong tự nhiên), mà còn giảm lượng nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng đến 2-3%, và nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng cũng có chu kỳ bán rã ngắn, trái ngược với SNF từ các lò phản ứng nhiệt.
Tôi nhắc lại, không ai trên thế giới có những công nghệ như vậy, nhưng Nga còn tiến xa hơn thế. Hôm nay chúng tôi bắt đầu xây dựng một lò phản ứng làm mát bằng chì. Các lò phản ứng BN-600 và BN-800 sử dụng chất làm mát natri. Nhưng, như bạn đã biết, natri là một kim loại rất nguy hiểm. Nó rất độc hại, nhưng những ai chưa học hóa học ở trường đều biết điều gì sẽ xảy ra nếu ném natri vào nước.
Natri lỏng hoạt động trong vòng nhiệt đầu tiên của lò phản ứng, tức là nó lấy nhiệt trực tiếp từ lõi và trong vòng thứ hai, nước, được đốt nóng, biến thành hơi và làm quay tuabin. Hãy tưởng tượng điều gì sẽ xảy ra nếu bằng cách nào đó nước lọt vào mạch điện đầu tiên. Sẽ có một vụ nổ lớn. Sẽ có một thảm họa sánh ngang với Chernobyl. Đó là lý do tại sao Nga đã bắt đầu chuyển đổi sang cấp độ tiếp theo của công nghệ chu trình nhiên liệu hạt nhân khép kín
BREST là một lò phản ứng chì. Chì là kim loại tương đối trơ nên lò phản ứng BREST sẽ an toàn tuyệt đối. Ngoài ra, chì còn giữ lại bức xạ một cách hoàn hảo, và trong trường hợp lò phản ứng ngừng hoạt động, trên thực tế, nó sẽ nguội đi, trên thực tế, sẽ bịt kín lõi bằng tàn dư của nhiên liệu hạt nhân bên trong chính nó.
Lò phản ứng BREST-OD-300
BREST còn được gọi là lò phản ứng với độ an toàn tự nhiên. Khái niệm "An toàn tự nhiên" - một thuật ngữ được VV Orlov và EO Adamov, các nhà phát triển và phổ biến của dự án BREST, đưa vào sử dụng rộng rãi trong giới khoa học và kỹ thuật - an toàn bức xạ và hạt nhân thông qua việc sử dụng các quy luật tự nhiên và đặc tính của các vật liệu được sử dụng .
Có nghĩa là, sự an toàn đạt được không phải nhờ sự trợ giúp của một số loại hệ thống an ninh có thể không hoạt động, mà là do các quy luật tự nhiên, sẽ luôn hoạt động và không có bất kỳ sự tham gia nào của con người hoặc công nghệ.
Và một lợi thế nữa - nhà máy tái chế SNF được đặt ở cùng một nơi với chính lò phản ứng. Nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng không cần phải vận chuyển đến bất cứ đâu, nhiên liệu đã được nạp vào lò phản ứng - nó đã được sử dụng. Nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng được nạp lại cho nhà máy, nhận nhiên liệu mới và lại được nạp vào lò phản ứng. Vì vậy, an toàn tự nhiên cũng đạt được.
Tất nhiên, cần phải nói rằng ngày nay, lò phản ứng thử nghiệm đầu tiên, BREST-OD-300, đã bắt đầu được chế tạo ở Nga. Đây là một trình diễn mà công nghệ sẽ được thử nghiệm. Việc sử dụng hàng loạt các lò phản ứng chì vẫn còn một chặng đường dài. Vì vậy các lò phản ứng natri cũng có tương lai, ít nhất là trong 50 năm tới, cho đến khi các lò phản ứng chì của dự án BREST thay thế hoàn toàn chúng. Do đó, Rosatom đang đồng thời phát triển lò phản ứng công nghiệp BN-1200. Nhưng đó là một câu chuyện hoàn toàn khác. Điều quan trọng là công nghệ chu trình nhiên liệu hạt nhân khép kín chính thức là tương lai của chúng ta, và Nga vẫn là nước duy nhất trên thế giới không chỉ phát triển công nghệ này mà còn đạt được một bước tiến mới. Bước vào Tương lai.
----------------------------------------------------
Siberian Chemical Combine (SCC), tổ hợp này vừa được nhắc đến ở bên trên trong việc xây lò phản ứng hạt nhân nhanh đầu tiên trên thế giới
Sản xuất thí điểm nhiên liệu REMIX đã được tổ chức tại Tổ hợp hóa chất Siberi
Tại Siberian Chemical Combine (SC JSC, một doanh nghiệp của Công ty Nhiên liệu TVEL thuộc Rosatom ở thành phố Seversk, Vùng Tomsk), thiết bị sản xuất tổ hợp nhiên liệu thí điểm với nhiên liệu uranium-plutonium REMIX cho lò phản ứng VVER-1000 đã được đưa vào vận hành. .
Việc chế tạo REMIX-TVS đầu tiên được tổ chức với sự hợp tác của Tổ hợp Khai thác và Hóa chất (FSUE GKhK, Zheleznogorsk, Lãnh thổ Krasnoyarsk), nơi sản xuất các viên nhiên liệu uranium-plutonium đã bắt đầu, lô sản phẩm đầu tiên đã được chuyển giao từ Zheleznogorsk đến Seversk và thành công vượt qua kỳ kiểm tra sắp tới của SKhK JSC. Thanh nhiên liệu thử nghiệm và cụm nhiên liệu dựa trên nhiên liệu REMIX sẽ được sản xuất theo thiết kế TVS-2M - đây là một trong những thiết kế cơ bản của nhiên liệu VVER-1000.
Nhiên liệu REMIX (REMIX - hỗn hợp tái sinh) là một sự phát triển sáng tạo của Nga cho các lò phản ứng nhiệt nước nhẹ, là cơ sở hình thành nên năng lượng hạt nhân hiện đại. Thành phần nhiên liệu của nó được làm từ hỗn hợp uranium đã qua xử lý lại và plutonium, được hình thành trong quá trình tái chế nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng, với việc bổ sung uranium đã được làm giàu.
Không giống như nhiên liệu uranium-plutonium cho các lò phản ứng "nhanh" (MNUP và MOX-TVS), nhiên liệu REMIX được đặc trưng bởi hàm lượng plutonium thấp hơn (lên đến 1,5%). Phổ neutron của nó không khác với nhiên liệu uranium được làm giàu tiêu chuẩn, do đó hành vi của nhiên liệu trong lõi lò phản ứng và lượng plutonium được tạo ra từ uranium do quá trình chiếu xạ nói chung là giống hệt nhau. Đối với các nhà khai thác NPP, điều này có nghĩa là trong tương lai, nhiên liệu REMIX có thể được đưa vào sử dụng mà không cần thay đổi thiết kế lò phản ứng và các biện pháp an toàn bổ sung. Việc sử dụng nhiên liệu như vậy sẽ làm cho nó có thể mở rộng cơ sở tài nguyên của ngành điện hạt nhân nhiều lần bằng cách đóng lại chu trình nhiên liệu hạt nhân, cũng như tái sử dụng nhiên liệu đã chiếu xạ thay vì lưu trữ.
Kể từ năm 2016, hoạt động thương mại thử nghiệm của ba tổ hợp nhiên liệu thử nghiệm đã được tiếp tục trong lò phản ứng VVER-1000 tại tổ máy số 3 của Balakovo NPP, mỗi tổ hợp chứa sáu nguyên tố nhiên liệu thử nghiệm với nhiên liệu REMIX (tổng cộng có 312 nguyên tố nhiên liệu trong một băng nhiên liệu). Vào năm 2020, chu kỳ chiếu xạ 18 tháng thứ ba của nó bắt đầu.
“Dây chuyền sản xuất nhiên liệu VVER-1000 tại Tổ hợp hóa chất Siberia được tạo ra trong thời gian ngắn kỷ lục - công việc được bắt đầu vào quý 3 năm 2020. Tổng cộng, họ có kế hoạch sản xuất một số TVS-2M cỡ lớn với nhiên liệu REMIX vào năm 2021. Các chu kỳ chiếu xạ đầu tiên của các thanh nhiên liệu REMIX tại Balakovo NPP đã cho kết quả tốt, trong khi việc thử nghiệm các cụm nhiên liệu quy mô đầy đủ là một giai đoạn quan trọng để chuyển đổi sang triển khai thương mại rộng rãi công nghệ này và trong trường hợp nhu cầu thị trường được xác nhận, Alexander Ugryumov, phó chủ tịch phụ trách các hoạt động khoa học kỹ thuật và chất lượng của TVEL JSC. ", Alexander Ugryumov, phó chủ tịch phụ trách các hoạt động khoa học kỹ thuật và chất lượng của TVEL JSC.
Việc sản xuất lắp ráp thanh nhiên liệu và cụm nhiên liệu cho VVER-1000, được tạo ra tại Công ty Cổ phần SKhK, đáp ứng tất cả các tiêu chuẩn cao của Công ty Nhiên liệu TVEL của Rosatom. Ở mỗi giai đoạn sản xuất sản phẩm, khoảng một chục thao tác kiểm soát được thực hiện, trong đó, đặc biệt là chất lượng của các mối hàn, độ kín của các phần tử nhiên liệu, các thông số về hàm lượng và áp suất của khí trong phần tử nhiên liệu. vỏ bọc, lối vào của cụm nhiên liệu vào đường trượt mô phỏng tế bào lõi lò phản ứng, phông bức xạ, v.v. Công ty cổ phần SKhK, tham gia vào địa điểm sản xuất REMIX-TVS, đã hoàn thành khóa học bồi dưỡng về chế tạo nhiên liệu hạt nhân tại Nhà máy Hoá học Cô đặc Novosibirsk (Novosibirsk Chemical Concentrates Plant) (PJSC NCCP), một trong những doanh nghiệp lớn nhất thế giới về sản xuất nhiên liệu cho các lò phản ứng điện và nghiên cứu.
АО "ТВЭЛ"
tvel.ru