รัสเซียประสบความสำเร็จในด้านพลังงานนิวเคลียร์

2024 ผู้เขียน: Seth Attwood | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-16 16:17

โครงการ "ความก้าวหน้า" - เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ Brest-300 ที่กำลังก่อสร้างใกล้ Tomsk จะเปิดหน้าใหม่ในภาคพลังงานของโลก รัสเซียกำลังสร้าง Perpetuum Mobile เครื่องแรกของโลกด้วยกำลังการผลิต 300 MW ซึ่งเป็นโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่มีวงจรเชื้อเพลิงแบบปิด โครงการที่มีชื่อชัดเจน "การพัฒนา" สัญญาพลังงานที่ปราศจากอันตรายโดยไม่ต้องมีการขุดยูเรเนียมและแซงหน้าคู่แข่งมานานหลายทศวรรษ …

อาณาเขตสี่สิบสามเฮกตาร์ ผนังเสาหินสีเทา อุปกรณ์ที่ยื่นออกไปในท้องฟ้าอย่างล้นเหลือ ปั้นจั่น และคนงาน 600 คน สามปีต่อมา ณ ที่แห่งนี้ ในเมืองที่ปิดมิด เซเวอร์สค์, ห่างจาก 25 กม ทอมสค์,จะเริ่มทำงาน ที่แรกในโลกPerpetuum Mobile ที่มีกำลังการผลิต 300 เมกะวัตต์เป็นโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่มีวงจรเชื้อเพลิงแบบปิดและตะกั่วหลอมเหลวเป็นสารหล่อเย็น องค์กรนี้เรียกว่าองค์กรทดลองเนื่องจากเทคโนโลยีขั้นสูงสำหรับองค์กรนั้นคำนวณจากแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เท่านั้น อย่างไรก็ตาม เมื่อตรวจสอบบนเครื่องปฏิกรณ์ปฏิบัติการแล้ว นักวิทยาศาสตร์นิวเคลียร์ของเราจะได้รับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์อ้างอิงของคนรุ่นใหม่ แยกตัวจากคู่แข่งอย่างโตชิบา อารีวา และบริษัทอื่นๆ มานานหลายทศวรรษ โครงการซึ่งมีชื่อที่อธิบายตนเองได้ " การฝ่าฟันอุปสรรค"สัญญาพลังงาน ไร้อันตราย และที่สำคัญที่สุดคือ โดยไม่ต้องขุดยูเรเนียม

ความคลางแคลงใจและอะตอมที่สงบสุข

คำสองสามคำสำหรับผู้ที่ถือว่าอะตอมที่สงบสุขเป็นของที่ระลึก ความต้องการพลังงานของมนุษยชาติเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าทุก ๆ 20 ปี การเผาไหม้น้ำมันและถ่านหินนำไปสู่การก่อตัวประจำปีของซัลเฟอร์ไดออกไซด์และไนโตรเจนออกไซด์ประมาณครึ่งพันล้านตันนั่นคือสารอันตราย 70 กิโลกรัมสำหรับผู้อยู่อาศัยในโลกแต่ละคน การใช้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ช่วยขจัดปัญหานี้ นอกจากนี้ น้ำมันสำรองยังมีจำกัด และ ความเข้มข้นของพลังงานของยูเรเนียม-235 หนึ่งตันนั้นเท่ากับความเข้มพลังงานของน้ำมันเบนซินสองล้านตันโดยประมาณ

ต้นทุนก็สำคัญเช่นกัน ที่สถานีไฟฟ้าพลังน้ำ ค่าไฟฟ้ากิโลวัตต์-ชั่วโมงมีราคา 10-25 โกเป็ก แต่ศักยภาพพลังน้ำในประเทศที่พัฒนาแล้วนั้นหมดลงแล้ว ที่สถานีถ่านหินหรือน้ำมันเชื้อเพลิง - 22-40 kopecks แต่ปัญหาสิ่งแวดล้อมเกิดขึ้น ที่โรงไฟฟ้าพลังลมอุตสาหกรรมและพลังงานแสงอาทิตย์ - 35-150 kopecks ราคาแพงเล็กน้อยและรับประกันลมคงที่และไม่มีเมฆ ค่าใช้จ่ายที่สำคัญของพลังงานปรมาณูคือ 20-50 kopecks มีความเสถียรสร้างปัญหาสิ่งแวดล้อมน้อยกว่าการเผาไหม้น้ำมันและถ่านหินศักยภาพของมันไร้ขีด จำกัด

ในที่สุด อะตอมที่สงบสุขของรัสเซียกลับกลายเป็นว่าเกือบจะไม่มีการแข่งขัน ในปี 2010 หลังจากที่อากาศหนาวผ่านไป 24 ปี หลายประเทศต้องการสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์อีกครั้ง เครื่องปฏิกรณ์ของเรากลับกลายเป็นว่าราคาถูกลงและไม่แย่ไปกว่าเครื่องต้นแบบของญี่ปุ่น ฝรั่งเศส และอเมริกา ยิ่งกว่านั้นเราไม่เหมือนคู่แข่ง ทุกปีเหล่านี้เราได้สร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ - Rosatom มีสิ่งที่จะแสดงต่อผู้มีโอกาสเป็นลูกค้า

ฝ่ายบริหารของบรรษัทของรัฐสามารถกำจัดผู้พิการได้อย่างมีประสิทธิภาพ เป็นผลให้ Westinghouse Electric ล้มละลายเมื่อปีที่แล้ว โตชิบาซึ่งก่อนหน้านี้ซื้อกิจการ Westinghouse Electric กำลังจะมาถึง สภาพทางการเงินของ Areva ก็ไม่น่าอิจฉาเช่นกัน ในทางกลับกัน คณะผู้แทนจาก 52 ประเทศมาที่ Atomexpo-2016 20 ประเทศเหล่านี้ยังไม่มีพลังงานนิวเคลียร์ พวกเขาจะปรากฏตัวครั้งแรกใน อียิปต์ เวียดนาม ตุรกี อินโดนีเซีย บังคลาเทศ - โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ของรัสเซีย

นรกลึก

ปัญหาหลักของพลังงานนิวเคลียร์ในปัจจุบันคือ เชื้อเพลิง … มียูเรเนียมที่สามารถกู้คืนทางเศรษฐกิจได้ 6, 3 ล้านตันบนโลก หากคำนึงถึงการเติบโตของการบริโภค ก็จะคงอยู่ได้ประมาณ 50 ปี ต้นทุนแร่ในปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ 50 ดอลลาร์สหรัฐฯ ต่อกิโลกรัม แต่เนื่องจากการสกัดที่ทำกำไรได้น้อยกว่า แร่จึงจะเพิ่มขึ้นเป็น 130 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัมและมากกว่านั้น แน่นอนว่ามีเหมืองสำรองและไม่ใช่ของเล็ก ๆ แต่ก็ไม่ตลอดไป

ยูเรเนียมขุดยากหรือ ยากมาก … ในหินแร่ยูเรเนียมมีประมาณ 0.1-1 เปอร์เซ็นต์ บวกหรือลบแร่เกิดขึ้นที่ระดับความลึกประมาณหนึ่งกิโลเมตร อุณหภูมิในเหมืองสูงกว่า 60 องศาเซลเซียส หินที่สกัดต้องละลายในกรด ซึ่งมักจะเป็นกรดซัลฟิวริก เพื่อแยกแร่ยูเรเนียมออกจากสารละลาย ในบางแหล่ง กรดซัลฟิวริกจะถูกสูบลงดินทันที เพื่อที่จะสามารถนำไปพร้อมกับยูเรเนียมที่ละลายได้ในภายหลัง อย่างไรก็ตาม มีหินยูเรเนียมที่ไม่ละลายในกรดซัลฟิวริก …

สุดท้ายในยูเรเนียมบริสุทธิ์เท่านั้น 0.72 เปอร์เซ็นต์ ไอโซโทปที่ต้องการคือยูเรเนียม-235 แบบเดียวกับที่เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทำงาน เน้นให้เห็นถึงความปวดหัวต่างหาก ยูเรเนียมจะถูกแปลงเป็นก๊าซ (ยูเรเนียมเฮกซาฟลูออไรด์) และผ่านการหมุนของเครื่องปั่นแยกที่หมุนด้วยความเร็วประมาณสองพันรอบต่อวินาที โดยที่เศษส่วนแสงแยกออกจากส่วนที่หนัก การถ่ายโอนข้อมูล - ยูเรเนียม -238 ที่มีปริมาณยูเรเนียม -235 ตกค้าง 0.2-0.3 เปอร์เซ็นต์ ถูกโยนทิ้งไปอย่างง่ายดายในช่วงทศวรรษ 50 แต่แล้วพวกเขาก็เริ่มเก็บมันไว้ในรูปแบบของยูเรเนียมฟลูออไรด์ที่เป็นของแข็งในภาชนะพิเศษภายใต้ท้องฟ้าเปิด เป็นเวลา 60 ปีที่โลกได้สะสมประมาณ ยูเรเนียม-238 ฟลูออไรด์ 2 ล้านตัน … จะเก็บไว้ทำไม? จากนั้น ยูเรเนียม-238 นั้นก็สามารถกลายเป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบเร็ว ซึ่งจนถึงปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์นิวเคลียร์ก็มีความสัมพันธ์ที่ยากลำบาก

โดยรวมแล้ว มีการสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบนิวตรอนแบบเร็วทางอุตสาหกรรม 11 เครื่องในโลก: สามเครื่องในเยอรมนี 2 เครื่องในฝรั่งเศส 2 เครื่องในรัสเซีย เครื่องละเครื่องในคาซัคสถาน ญี่ปุ่น บริเตนใหญ่ และสหรัฐอเมริกา หนึ่งในนั้นคือ SNR-300 ในเยอรมนีไม่เคยเปิดตัว อีกแปดหยุด เหลือคนงานสองคน … คุณคิดว่าที่ไหน? ถูกต้องแล้ว เบโลยาสค์ เอ็นพีพี

ประการหนึ่ง เครื่องปฏิกรณ์แบบเร็วปลอดภัยกว่าเครื่องปฏิกรณ์ความร้อนแบบทั่วไป ไม่มีแรงดันสูงในนั้นไม่มีความเสี่ยงต่อปฏิกิริยาไอน้ำเซอร์โคเนียมและอื่น ๆ ในทางกลับกัน ความเข้มของสนามนิวตรอนและอุณหภูมิในพื้นที่ทำงานจะสูงขึ้น เหล็ก ซึ่งจะคงคุณสมบัติไว้ภายใต้พารามิเตอร์ทั้งสองนั้นยากกว่าและมีราคาแพงกว่าในการผลิต นอกจากนี้ น้ำไม่สามารถใช้เป็นสารหล่อเย็นในเครื่องปฏิกรณ์แบบเร็วได้ สารตกค้าง: ปรอท โซเดียม และตะกั่ว ปรอทถูกกำจัดออกเนื่องจากมีฤทธิ์กัดกร่อนสูง ตะกั่วจะต้องอยู่ในสถานะหลอมเหลว - อุณหภูมิหลอมเหลวคือ 327 องศา จุดหลอมเหลวของโซเดียมอยู่ที่ 98 องศา ดังนั้นจนถึงตอนนี้เครื่องปฏิกรณ์แบบเร็วทั้งหมดจึงถูกสร้างขึ้นโดยใช้สารหล่อเย็นโซเดียม แต่โซเดียมทำปฏิกิริยารุนแรงกับน้ำมากเกินไป หากวงจรได้รับความเสียหาย … เหมือนที่มันเกิดขึ้นที่เครื่องปฏิกรณ์ญี่ปุ่น "มอนจู" ในปี 2538 โดยทั่วไปแล้วสิ่งที่เร็วนั้นยากเกินไป

ไม่ต้องกังวลจะไม่หยุด

“อย่ากังวล สารตะกั่วในเครื่องปฏิกรณ์ Brest-300 ของเราจะไม่เพียงไม่แข็งตัว แต่จะไม่มีวันเย็นลงต่ำกว่า 350 องศา” หัวหน้าโครงการ BREST-OD-300 กล่าวกับ Lente.ru Andrey Nikolaev … - แผนและระบบพิเศษมีหน้าที่รับผิดชอบในเรื่องนี้ นี่เป็นโครงการใหม่ที่ไม่เกี่ยวข้องกับเครื่องปฏิกรณ์ตะกั่ว-บิสมัทซึ่งอยู่บนเรือดำน้ำ ทุกสิ่งที่นี่ได้รับการพัฒนาโดยคำนึงถึงการพัฒนา เทคโนโลยี และความสำเร็จล่าสุด มันจะเป็น เครื่องปฏิกรณ์เร็วระบายความร้อนด้วยตะกั่วเครื่องแรกของโลก … ไม่ใช่เพื่ออะไรที่เรียกว่า "ความก้าวหน้า" ก่อนที่คุณจะเป็นองค์กรแห่งอนาคต - โรงไฟฟ้านิวเคลียร์รุ่นที่สี่ด้วย ปิด วัฏจักรเชื้อเพลิง

ฉันไม่ได้รับอนุญาตให้ปีนขึ้นไปบนไซต์ก่อสร้าง - นี่เป็นข้อมูลลับ พวกเขาไม่ได้รับอนุญาตให้ถ่ายรูปด้วย ดังนั้นรูปภาพเหล่านั้นจึงไม่ใช่ของฉัน พวกเขาถูกสร้างขึ้นโดยบุคคลที่อธิบายไว้ล่วงหน้าว่าสามารถจับภาพวัตถุได้จากมุมใดและจากมุมใดที่เป็นไปไม่ได้ แต่ Andrey Nikolaev อธิบายอย่างละเอียดว่าทำไมและในลำดับใดที่โรงงาน Proryv ทั้งสามถูกสร้างขึ้นและโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ สามารถทำงานได้โดยไม่ต้องใช้ยูเรเนียม.

องค์กรจะประกอบด้วย สามโรงงาน: โรงงานผลิตเชื้อเพลิง เครื่องปฏิกรณ์เอง และโรงงานแปรรูปเชื้อเพลิงใหม่ โรงงานผลิตเชื้อเพลิงจะผลิตองค์ประกอบเชื้อเพลิงใหม่ทั้งหมด ซึ่งไม่มีสิ่งใดในโลกคล้ายคลึงกัน นี่คือเชื้อเพลิงผสมยูเรเนียม-พลูโทเนียมผสมไนไตรด์ - MNUP วัสดุฟิชไซล์ในเครื่องปฏิกรณ์ใหม่จะเป็น พลูโทเนียม … และยูเรเนียม-238 ซึ่งตัวมันเองไม่แตกสลายจะถูกฉายรังสีด้วยนิวตรอนความร้อนและเปลี่ยนเป็นพลูโทเนียม-239 นั่นคือเครื่องปฏิกรณ์ Brest-300 จะสร้างความร้อน ไฟฟ้า และนอกจากนั้น , เตรียมเชื้อเพลิงให้ตัวเอง.

นกสองตัวกับหินก้อนเดียว

ในโลกทุกวันนี้กำลังทำงานอยู่ 449 เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์อุตสาหกรรมที่สงบสุขและอีก 60 เครื่องอยู่ระหว่างการก่อสร้าง ในระหว่างการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้ ทั้งในอดีตและอนาคต ปัญหาที่วางแผนไว้เกิดขึ้น - การประกอบเชื้อเพลิงใช้แล้ว ขั้นแรกให้แช่ในอ่างพิเศษซึ่งพวกเขา "เย็นลง" เป็นเวลาหลายปี จากนั้นองค์ประกอบเชื้อเพลิงที่ "เย็นลง" จะถูกเก็บไว้ในสถานที่จัดเก็บ "แห้ง" ซึ่งจะถูกสะสมในปริมาณมาก ความสามารถในการประมวลผลการประกอบของเสียนั้นน้อยกว่าที่จำเป็นหลายเท่า ทำไม? เพราะมันยากและแพงมาก

โครงการ Breakthrough จะสร้างโรงงานแปรรูปเชื้อเพลิงของตัวเอง อย่างที่คุณอาจเดาได้ว่า โรงงานแห่งนี้จะไม่เพียงแต่ทำลายเชื้อเพลิงที่เผาไหม้ออกเท่านั้น แต่ยังแจกวัตถุดิบสำหรับการประกอบใหม่อีกด้วย … แท่งเชื้อเพลิงเก่าจะถูกละลายในกรด อาจเป็นกำมะถัน จากนั้นในโรงงานโดยใช้เทคโนโลยีเคมีที่ซับซ้อน สารละลายจะแยกองค์ประกอบทีละองค์ประกอบ ของที่ไม่จำเป็นถูกปรับสภาพและฝังไว้ ของที่จำเป็นจะถูกใช้ นอกจากวัตถุดิบสำหรับเชื้อเพลิงชนิดใหม่แล้ว องค์กรจะสกัดไอโซโทปที่หายากที่สุดของธาตุหนักจากแอสเซมบลีเก่าซึ่งเป็นที่ต้องการของยา วิทยาศาสตร์ และอุตสาหกรรม

อย่างไรก็ตาม เครื่องปฏิกรณ์ขนาด 300 เมกะวัตต์ไม่ได้ถูกเลือกโดยบังเอิญ ด้วยพลังนี้ มันจะผลิตพลูโทเนียมมากเท่ากับที่มันกินเข้าไป เครื่องปฏิกรณ์แบบเดียวกันที่มีกำลังสูงกว่าจะผลิตเชื้อเพลิงได้มากกว่าที่จะใช้ ดังนั้น เมื่อโหลดแล้ว เครื่องปฏิกรณ์เบรสต์จะทำงานเหมือนเครื่อง Perpetuum Mobile ทั่วไป จะต้องใช้ยูเรเนียมที่หมดฤทธิ์เพียงเล็กน้อยเท่านั้น และยูเรเนียม -238 ดังที่ฉันได้กล่าวไปแล้วนั้นถูกสะสมโดยอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ในปริมาณดังกล่าว ที่จะคงอยู่ตลอดไป

กระทะขนาดใหญ่

- เพื่อให้คุณสามารถจินตนาการถึงเครื่องปฏิกรณ์ - Andrei Nikolaev กล่าวต่อ - กระทะสูง 17 เมตร เส้นผ่านศูนย์กลาง 26 เมตร ส่วนประกอบเชื้อเพลิงจะถูกลดระดับลงไป เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน - ตะกั่วหลอมเหลวจะไหลเวียนผ่านมัน อุปกรณ์ทั้งหมดตั้งแต่และจนถึงการผลิตของรัสเซียเท่านั้น มันจะเป็นเครื่องปฏิกรณ์ที่ปลอดภัยอย่างสมบูรณ์โดยมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาน้อยกว่าเอกภาพ นั่นคือตามกฎของฟิสิกส์ มันไม่มีปฏิกิริยาเพียงพอที่จะเร่งความเร็ว ไม่สามารถเกิดอุบัติเหตุขนาดใหญ่ได้ ไม่จำเป็นต้องอพยพประชากร ความล้มเหลวใดๆ หากเกิดขึ้น จะไม่เกินขอบเขตของการสร้างองค์กร แม้แต่การปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศอันเป็นผลมาจากอุบัติเหตุสมมุติก็จะไม่เกิดขึ้น

การทำความสะอาดอัตโนมัติของสารหล่อเย็นจะถูกนำมาใช้ในเครื่องปฏิกรณ์ Brest-300 น้ำหล่อเย็นของเครื่องปฏิกรณ์ใหม่ กล่าวคือ ตะกั่ว จะไม่ต้องเปลี่ยนใหม่ วิธีนี้จะช่วยขจัดปัญหาอื่นที่เป็นปัญหาของพลังงานนิวเคลียร์แบบเดิม - LRW

ปัญหาต่างๆ จะหมดไป

ผู้เขียนโครงการ Brest-300 คือ NIKIET ซึ่งตั้งชื่อตาม Dollezhal เงินได้รับการจัดสรรตรงเวลา การก่อสร้างกำลังดำเนินการตามแผนที่วางไว้ โรงงานผลิตเชื้อเพลิงจะเป็นคนแรกที่เริ่มดำเนินการ การเปิดตัวเครื่องปฏิกรณ์มีกำหนดในปี 2024 … จากนั้นโมดูลประมวลผลเชื้อเพลิงซ้ำจะเสร็จสมบูรณ์ ควบคู่ไปกับการก่อสร้าง งานวิจัยและพัฒนายังคงดำเนินต่อไป ผลงานเหล่านี้จึงมีการเปลี่ยนแปลงการก่อสร้างเป็นระยะ จึงไม่ระบุชื่อจุดเวลาสุดท้าย

โครงการเบรสต์มีผู้ว่าในวงการวิชาการ เป็นที่เข้าใจได้ว่าโครงการนี้ชนะการแข่งขันซึ่งมีสถาบันที่มีชื่อเสียงอีกหลายแห่งเข้าร่วม นักวิจารณ์กล่าวว่าเทคโนโลยีที่ใช้ในเบรสต์ยังไม่เสร็จ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พวกเขาตั้งคำถามถึงการใช้ตะกั่วหลอมเป็นตัวพาความร้อน และอื่นๆ เป็นต้น เราจะไม่ลงรายละเอียดพวกเขาซับซ้อนและคลุมเครือเกินไป ในทางกลับกัน ทำไมเราไม่ควรไว้วางใจนักวิทยาศาสตร์ปรมาณูของเรา? โครงการทั้งหมดที่สหภาพโซเวียตและหลังจากนั้นรัสเซียทำในอุตสาหกรรมนิวเคลียร์นั้นล้ำหน้ากว่าโครงการทางตะวันตกและตะวันออกหนึ่งก้าว เหตุใดเราจึงต้องเชื่อว่าสิ่งต่าง ๆ ครั้งนี้จะเปลี่ยนไป? สำหรับฉันแล้ว ดูเหมือนว่าคุณควรมีความสุขกับ Rosatom และ TVEL และในขณะเดียวกันก็เพื่อตัวคุณเอง เพราะนี่คือ ของเรา บริษัท.