Zprávy

AES mld. Stanice a projekty. Historie vzniku jaderné elektrárny Belojarsk

40 km od Jekatěrinburgu, uprostřed nejkrásnějších uralských lesů, se nachází město Zarechny. V roce 1964 zde byla spuštěna první sovětská průmyslová jaderná elektrárna Bělojarskaja (s reaktorem AMB-100 o výkonu 100 MW). Bělojarská JE nyní zůstává jedinou na světě, kde je v provozu průmyslový rychlý neutronový energetický reaktor BN-600.

Představte si kotel, který odpařuje vodu a vzniklá pára roztáčí turbogenerátor, který vyrábí elektřinu. Zhruba takto obecně funguje jaderná elektrárna. Pouze „kotel“ je energie atomového rozpadu. Konstrukce energetických reaktorů může být různá, ale podle principu činnosti je lze rozdělit do dvou skupin - reaktory s tepelnými neutrony a reaktory s rychlými neutrony.

Základem každého reaktoru je štěpení těžkých jader pod vlivem neutronů. Pravda, existují značné rozdíly. V tepelných reaktorech se uran-235 štěpí pod vlivem nízkoenergetických tepelných neutronů, čímž vznikají štěpné fragmenty a nové neutrony, které mají vysoká energie(tzv. rychlé neutrony). Pravděpodobnost pohlcení tepelného neutronu jádrem uranu-235 (s následným štěpením) je mnohem vyšší než u rychlého, takže je potřeba neutrony zpomalit. To se děje pomocí moderátorů – látek, které při srážce s jádry neutrony ztrácejí energii. Palivem pro tepelné reaktory je obvykle nízko obohacený uran, jako moderátor se používá grafit, lehká nebo těžká voda a jako chladivo obyčejná voda. Většina provozovaných jaderných elektráren je postavena podle jednoho z těchto schémat.

Rychlé neutrony produkované v důsledku nuceného jaderného štěpení mohou být použity bez jakéhokoli umírnění. Schéma je následující: rychlé neutrony vzniklé při štěpení jader uranu-235 nebo plutonia-239 jsou absorbovány uranem-238 za vzniku (po dvou beta rozpadech) plutonia-239. Navíc na každých 100 štěpených jader uranu-235 nebo plutonia-239 vzniká 120-140 jader plutonia-239. Pravda, protože pravděpodobnost jaderného štěpení rychlými neutrony je menší než tepelnými, musí být palivo obohacováno ve větší míře než u tepelných reaktorů. Navíc zde není možné odebírat teplo pomocí vody (voda je moderátor), takže se musí používat jiná chladiva: obvykle se jedná o tekuté kovy a slitiny, z velmi exotických variant, jako je rtuť (takové chladivo bylo používáno např. první americký experimentální reaktor Clementine) nebo slitiny olova a bismutu (používané v některých reaktorech pro ponorky- zejména sovětské čluny projektu 705) na kapalný sodík (nejběžnější možnost v průmyslových energetických reaktorech). Reaktory pracující podle tohoto schématu se nazývají reaktory s rychlými neutrony. Myšlenku takového reaktoru navrhl v roce 1942 Enrico Fermi. Nejhorlivější zájem o toto schéma samozřejmě projevila armáda: rychlé reaktory během provozu produkují nejen energii, ale také plutonium pro jaderné zbraně. Z tohoto důvodu se reaktorům rychlých neutronů říká také množivé (z anglického chovatel - producent).

Co je v něm

Aktivní zóna rychlého neutronového reaktoru je strukturována jako cibule ve vrstvách. 370 palivových souborů tvoří tři zóny s různým obohacením uranu-235 - 17, 21 a 26 % (zpočátku byly pouze dvě zóny, ale pro vyrovnání uvolňování energie byly vyrobeny tři). Jsou obklopeny bočními clonami (přikrývkami), neboli chovnými zónami, kde jsou umístěny soubory obsahující ochuzený nebo přírodní uran, sestávající převážně z izotopu 238. Na koncích palivových tyčí nad a pod jádrem jsou také tablety ochuzeného uranu. uran, který tvoří koncová síta (reprodukce zón). Reaktor BN-600 je multiplikátor (množitel), to znamená, že na 100 jader uranu-235 rozdělených v aktivní zóně vznikne 120-140 jader plutonia v bočních a koncových obrazovkách, což umožňuje rozšířenou reprodukci jaderného paliva. . Palivové soubory (FA) jsou souborem palivových článků (palivových tyčí) sestavených v jednom pouzdře - speciální ocelové trubky plněné peletami oxidu uranu s různým obohacením. Aby se palivové tyče nedostaly do vzájemného kontaktu a chladicí kapalina mezi nimi mohla cirkulovat, je na trubky navinut tenký drát. Sodík vstupuje do palivového souboru spodními škrticími otvory a vystupuje okny v horní části. Ve spodní části palivového souboru je stopka, která je zasunuta do objímky komutátoru, nahoře je hlavová část, za kterou je sestava zachycena při přetížení. Palivové kazety různého obohacení mají různá montážní místa, takže je jednoduše nemožné nainstalovat sestavu na špatné místo. K řízení reaktoru je použito 19 kompenzačních tyčí obsahujících bor (absorbér neutronů) pro kompenzaci vyhoření paliva, 2 automatické regulační tyče (pro udržení daného výkonu) a 6 tyčí aktivní ochrany. Vzhledem k tomu, že vlastní neutronové pozadí uranu je nízké, je pro řízené spouštění reaktoru (a řízení na nízkých výkonových úrovních) použito „osvětlení“ – zdroj fotoneutronů (gama zářič plus berylium).

Kličkování historie

Je zajímavé, že dějiny světa nukleární energie začal přesně s rychlým neutronovým reaktorem. 20. prosince 1951 byl v Idahu spuštěn první reaktor na světě s rychlými neutrony EBR-I (Experimental Breeder Reactor) s elektrickým výkonem pouhých 0,2 MW. Později, v roce 1963, byla u Detroitu spuštěna jaderná elektrárna s rychlým neutronovým reaktorem Fermi - již o výkonu asi 100 MW (v roce 1966 vážná nehoda s roztavením části jádra, ale bez následků pro životní prostředí nebo lidé).

V SSSR se tomuto tématu věnuje od konce 40. let 20. století Alexander Leypunsky, pod jehož vedením byly v Obninském institutu fyziky a energetiky (FEI) vyvinuty základy teorie rychlých reaktorů a postaveno několik experimentálních stanovišť, které umožnil studovat fyziku procesu. Výsledkem výzkumu bylo, že v roce 1972 byla uvedena do provozu první sovětská jaderná elektrárna s rychlými neutrony ve městě Ševčenko (nyní Aktau, Kazachstán) s reaktorem BN-350 (původně označený BN-250). Vyráběla nejen elektřinu, ale také využívala teplo k odsolování vody. Brzy byla spuštěna francouzská jaderná elektrárna s rychlým reaktorem Phenix (1973) a britská s PFR (1974), obě o výkonu 250 MW.

V 70. letech však začaly jaderné energetice dominovat reaktory s tepelnými neutrony. Bylo to způsobeno různými důvody. Například to, že rychlé reaktory mohou produkovat plutonium, což může vést k porušení zákona o nešíření jaderných zbraní. Nejspíše však bylo hlavním faktorem to, že tepelné reaktory byly jednodušší a levnější, jejich konstrukce byla vyvinuta na vojenských reaktorech pro ponorky a uran samotný byl velmi levný. Průmyslové reaktory s rychlými neutrony, které byly uvedeny do provozu po roce 1980 po celém světě, lze spočítat na prstech jedné ruky: jedná se o Superphenix (Francie, 1985-1997), Monju (Japonsko, 1994-1995) a BN-600 (Belojarsk). JE, 1980), která je v současnosti jediným provozovaným průmyslovým energetickým reaktorem na světě.

Vracejí se

V současnosti se však pozornost odborníků i veřejnosti opět soustředí na jaderné elektrárny s rychlými neutronovými reaktory. Podle odhadů Mezinárodní agentury pro atomovou energii (MAAE) v roce 2005 jsou celkové prokázané zásoby uranu, jehož náklady na těžbu nepřesahují 130 USD za kilogram, přibližně 4,7 milionu tun. Podle odhadů MAAE tyto zásoby vydrží na 85 let (na základě poptávky po uranu pro výrobu elektřiny na úrovni roku 2004). Obsah izotopu 235, který se „spaluje“ v tepelných reaktorech, v přírodním uranu je pouze 0,72 %, zbytek je uran-238, pro tepelné reaktory „nepoužitelný“. Pokud však přejdeme na použití rychlých neutronových reaktorů schopných „spálit“ uran-238, tytéž zásoby vydrží na více než 2500 let!

Montážní dílna reaktoru, kde se z jednotlivých dílů montují jednotlivé díly reaktoru metodou SKD

Reaktory s rychlými neutrony navíc umožňují realizovat uzavřený palivový cyklus (v současné době není implementován v BN-600). Protože se „spaluje“ pouze uran-238, po zpracování (odstranění štěpných produktů a přidání nových částí uranu-238) lze palivo znovu naložit do reaktoru. A protože cyklus uran-plutonium produkuje více plutonia, než se rozpadá, lze přebytečné palivo použít pro nové reaktory.

Kromě toho lze touto metodou zpracovávat přebytečné plutonium pro zbraně, stejně jako plutonium a minoritní aktinidy (neptunium, americium, curium) extrahované z vyhořelého paliva z konvenčních tepelných reaktorů (minoraktinidy v současnosti představují velmi nebezpečnou část radioaktivního odpadu) . Zároveň se více než dvacetinásobně sníží množství radioaktivního odpadu ve srovnání s tepelnými reaktory.

Restartujte naslepo

Na rozdíl od tepelných reaktorů jsou v reaktoru BN-600 soubory umístěny pod vrstvou kapalného sodíku, takže odstranění použitých souborů a instalace čerstvých na jejich místo (tento proces se nazývá překládka) probíhá ve zcela uzavřeném režimu. V horní části reaktoru jsou velké a malé rotační zátky (excentrické vůči sobě, to znamená, že jejich osy rotace se neshodují). Na malé otočné zátce je namontován sloup s ovládacími a ochrannými systémy a také přetěžovací mechanismus s kleštinovým chapadlem. Otočný mechanismus je vybaven „hydraulickým těsněním“ ze speciální nízkotavitelné slitiny. V normálním stavu je pevný, ale pro restart je zahřátý na bod tání, zatímco reaktor zůstává zcela utěsněný, takže úniky radioaktivních plynů jsou prakticky vyloučeny. Proces opětovného načítání ukončí mnoho kroků. Nejprve je chapadlo přivedeno k jedné ze sestav umístěných ve skladu použitých sestav uvnitř reaktoru, vyjme se a přenese do vykládacího výtahu. Poté je zvednut do přepravního boxu a umístěn do bubnu vyhořelých montážních celků, odkud po vyčištění párou (od sodíku) vstupuje do bazénu vyhořelého paliva. V další fázi mechanismus odebere jednu ze sestav aktivní zóny a přesune ji do skladovacího zařízení v reaktoru. Poté se potřebný vyjme z čerstvého montážního bubnu (ve kterém jsou předinstalované palivové soubory dodané z výroby) a namontuje se do čerstvého montážního elevátoru, který jej dodává do překládacího mechanismu. Poslední stadium— instalace palivových souborů do prázdné buňky. Současně jsou z bezpečnostních důvodů kladena určitá omezení na činnost mechanismu: například nelze současně uvolnit dva sousední články, navíc při přetížení musí být všechny ovládací a ochranné tyče v aktivní zóně. Proces překládky jedné sestavy trvá až hodinu, překládka třetiny AZ (asi 120 palivových souborů) trvá přibližně týden (ve třech směnách), tento postup se provádí každou mikrokampaň (160 efektivních dnů, počítáno na plný Napájení). Pravda, nyní se zvýšilo vyhoření paliva a přetížená je pouze čtvrtina aktivní zóny (cca 90 palivových souborů). V tomto případě operátor nemá přímý zrak zpětná vazba, a je veden pouze indikátory snímačů úhlu natočení sloupu a chapadel (přesnost polohování - méně než 0,01 stupně), vytahovací a instalační síly.

Proces restartu zahrnuje mnoho fází, provádí se pomocí speciálního mechanismu a připomíná hru „15“. Konečným cílem je dostat čerstvé sestavy z odpovídajícího bubnu do požadované štěrbiny a použité do vlastního bubnu, odkud po vyčištění párou (od sodíku) padnou do chladicího bazénu.

Hladké pouze na papíře

Proč se přes všechny jejich výhody nerozšířily rychlé neutronové reaktory? To je způsobeno především zvláštnostmi jejich designu. Jak bylo uvedeno výše, voda nemůže být použita jako chladivo, protože je moderátorem neutronů. Rychlé reaktory proto využívají především kovy v kapalném stavu – od exotických slitin olova a bismutu až po tekutý sodík (nejběžnější varianta pro jaderné elektrárny).

„V reaktorech s rychlými neutrony je tepelné a radiační zatížení mnohem vyšší než v tepelných reaktorech,“ vysvětluje PM Hlavní inženýr JE Bělojarsk Michail Bakanov. „To vede k potřebě použít speciální konstrukční materiály pro reaktorovou nádobu a vnitřní systémy reaktoru. Palivová tyč a palivové články nejsou vyrobeny ze slitin zirkonia jako u tepelných reaktorů, ale ze speciálních legovaných chromových ocelí, které jsou méně náchylné k radiačnímu „bobtnání". Na druhou stranu např. nádoba reaktoru není vystavena zatížení spojené s vnitřním tlakem - je jen mírně nad atmosférickým."

Podle Michaila Bakanova byly v prvních letech provozu hlavní potíže spojeny s radiačním bobtnáním a praskáním paliva. Tyto problémy však byly brzy vyřešeny, byly vyvinuty nové materiály - jak pro palivo, tak pro pouzdra palivových tyčí. Ale i nyní nejsou kampaně omezeny ani tak vyhořením paliva (které u BN-600 dosahuje 11 %), ale životností materiálů, ze kterých je palivo, palivové tyče a palivové soubory vyrobeny. Další provozní problémy byly spojeny především s úniky sodíku v sekundárním okruhu, chemicky aktivního a požárně nebezpečného kovu, který prudce reaguje na kontakt se vzduchem a vodou: „Dlouholeté zkušenosti s provozováním průmyslových reaktorů s rychlými neutrony mají pouze Rusko a Francie. . My i francouzští specialisté jsme se od začátku potýkali se stejnými problémy. Úspěšně jsme je vyřešili, od počátku jsme poskytovali speciální prostředky pro sledování těsnosti okruhů, lokalizaci a potlačení úniků sodíku. Ukázalo se však, že francouzský projekt byl na takové problémy méně připraven; v důsledku toho byl reaktor Phenix v roce 2009 nakonec odstaven.

„Problémy byly skutečně stejné,“ dodává Nikolaj Oshkanov, ředitel Bělojarské JE, „ale byly vyřešeny tady a ve Francii různé způsoby. Když se například hlava jedné z montáží ve společnosti Phenix ohnula, aby ji mohla uchopit a vyložit, francouzští specialisté vyvinuli složitý a poměrně nákladný systém „vidět“ skrz vrstvu sodíku. A když jsme měli stejný problém, jeden našich inženýrů navrhlo použít videokameru umístěnou v nejjednodušší design typ potápěčského zvonu, - trubka dole otevřená s argonem foukajícím shora. Jakmile byla tavenina sodíku vytlačena, operátoři byli schopni zapojit mechanismus prostřednictvím video spojení a ohnutá sestava byla úspěšně odstraněna.

Rychlá budoucnost

„O technologii rychlých reaktorů by ve světě nebyl takový zájem, kdyby nebylo úspěšného dlouhodobého provozu našeho BN-600,“ říká Nikolaj Oshkanov.„Rozvoj jaderné energetiky je podle mého názoru především spojen s sériová výroba a provoz rychlých reaktorů. Jen ty umožňují zapojit veškerý přírodní uran do palivového cyklu a zvýšit tak účinnost a také desetinásobně snížit množství radioaktivního odpadu. V tomto případě bude budoucnost jaderné energie skutečně jasná.“

Nejnovější energetický blok č. 4 Bělojarské JE s rychlým neutronovým reaktorem BN-800 byl uveden do komerčního provozu včas.

Toto je jedna z nejvíce důležité události rok v jaderném energetickém průmyslu Ruska, hlásí tisková služba Belojarské jaderné elektrárny.

Příkaz k tomu podepsal 31. října 2016 generální ředitel Rosenergoatom Concern Andrey Petrov na základě obdrženého povolení od státní korporace Rosatom. Předtím regulační orgán Rostechnadzor provedl všechny potřebné kontroly a vydal závěr o souladu zavedeného zařízení projektová dokumentace, technické předpisy a předpisy, včetně požadavků na energetickou účinnost.

Energetický blok č. 4 Bělojarské JE s reaktorem BN-800 byl poprvé zařazen do jednotného energetického systému země a elektřinu začal vyrábět 10. prosince 2015. V průběhu roku 2016 docházelo k postupnému rozvoji výkonu ve fázích spouštění elektřiny a následně ve fázích pilotního provozu byly prováděny kontroly a zkoušky zařízení a systémů na různých výkonových stupních a v různých provozních režimech.

Testy byly ukončeny v srpnu 2016 15denním komplexním testem na 100% výkonové úrovni, během kterého pohonná jednotka potvrdila, že je schopna stabilně unést zátěž při jmenovitém výkonu v souladu s projektovými parametry bez odchylek.

V době uvedení do komerčního provozu vyrobil čtvrtý blok jaderné elektrárny Bělojarsk více než 2,8 miliardy kWh.

Měl by se stát prototypem výkonnějších komerčních energetických jednotek BN-1200, o jejichž proveditelnosti výstavby se rozhodne na základě provozních zkušeností BN-800. Vyzkouší také řadu technologií pro uzavření jaderného palivového cyklu, nezbytných pro rozvoj jaderné energetiky budoucnosti.

Rusko, jak poznamenávají odborníci, zaujímá první místo na světě v technologiích pro stavbu „rychlých“ reaktorů.

V Rusku tak funguje ještě jeden blok jaderné elektrárny. Nyní je v provozu celkem 35 energetických bloků na 10 jaderných elektrárnách (kromě energetického bloku č. 6 NVNPP, který je ve fázi pilotního provozu), celkem instalovaná kapacita všech pohonných jednotek 27,127 GW.

JE Belojarsk (BNPP) uvedena do provozu v dubnu 1964. Jedná se o první jadernou elektrárnu v jaderné energetice v zemi a jedinou s reaktory odlišné typy na jednom webu. První energetické bloky Bělojarské jaderné elektrárny s tepelnými neutronovými reaktory AMB-100 a AMB-200 byly zastaveny z důvodu vyčerpání. V provozu je jediný energetický blok na světě s rychlým neutronovým reaktorem průmyslového výkonu BN-600. , stejně jako BN-800, uvedena do komerčního provozu v říjnu 2016. Energetické bloky rychlých neutronových jaderných elektráren jsou navrženy tak, aby výrazně rozšířily palivovou základnu jaderné energetiky a minimalizovaly radioaktivní odpad prostřednictvím organizace uzavřeného jaderného palivového cyklu.

Nejstarší americký energetický časopis „POWER“ je jedním z nejvlivnějších a nejuznávanějších mezinárodních odborné publikace v této oblasti udělila své „Power Awards“ za rok 2016 projektu 4. energetického bloku ruské Bělojarské JE (pobočka Rosenergoatom Concern, Zarechny, Sverdlovsk region) s unikátním rychlým neutronovým reaktorem BN-800, který bude používá pro zpracování řady technologií nezbytných pro rozvoj jaderné energetiky. Informovala o tom agentura RIA Novosti.

Připomínáme, že nedávno se v Bělojarské JE odehrála jedna z nejdůležitějších událostí roku v ruské jaderné energetice - byl včas uveden do komerčního provozu energetický blok č. 4 (BN-800). Příkaz k tomu podepsal 31. října 2016 generální ředitel Rosenergoatom Concern Andrey Petrov na základě obdrženého povolení od státní korporace Rosatom.

Jak je uvedeno na webu časopisu, pohonná jednotka s reaktorem BN-800 zvítězila v kategorii „Nejlepší elektrárny“. Od jiné nominace na cenu „Zařízení roku“ se liší tím, že ta předpokládá, že jaderná elektrárna bude uvedena do komerčního provozu jeden až dva roky před udělením ceny. V nominaci „Nejlepší stanice“ zase nejslibnější a inovativní projekty, které udávají vektor vývoje celého odvětví.

Při určování vítěze byla zohledněna možnost využití jaderného bloku k řešení souboru problémů, zejména výroby energie a ukládání radioaktivního odpadu. Porota také upozornila na zvláštní význam reaktoru BN-800 při implementaci ruského přístupu k uzavření jaderného palivového cyklu.

Není to poprvé, co se ruským jaderným projektům dostalo uznání ve Spojených státech. Dokončený první blok íránské jaderné elektrárny Búšehr a blok č. 1 indické jaderné elektrárny Kudankulam byly dříve označeny jako projekty roku 2014 podle jiného autoritativního amerického časopisu Power Engineering. Tyto energetické bloky provozují ruské tepelné neutronové reaktory VVER-1000.

Velký úspěch pro Rusko

„Rychlé neutronové reaktory jsou nanejvýš důležité pro realizaci ambiciózních ruských plánů v jaderné energetice. Úspěšná výstavba, zařazení do sítě a testování prvního reaktoru BN-800 v zemi v Bělojarské JE je velkým úspěchem správným směrem,“

- poznamenává časopis.

V úterý byl uveden do komerčního provozu blok č. 4 Bělojarské JE s rychlým neutronovým reaktorem s chladivem tekutého kovu sodík BN-800 (od „rychlého sodíku“) o instalovaném elektrickém výkonu 880 MW. Jde o nejvýkonnější fungující rychlý neutronový reaktor na světě.

Odborníci označili tuto událost za historickou nejen pro ruskou, ale i pro globální jadernou energetiku. Odborníci zdůrazňují, že pro rozvoj této oblasti jaderné energetiky v Rusku budou nezbytné zkušenosti s projektováním, konstrukcí, spouštěním a provozem rychlých neutronových energetických reaktorů, které ruští jaderní vědci získají na BN-800.

Uznávané vedení

Rychlé neutronové reaktory jsou považovány za velké výhody pro rozvoj jaderné energetiky, zajišťující uzavření jaderného palivového cyklu (NFC). V uzavřeném jaderném palivovém cyklu se v důsledku plného využití uranových surovin v množivých reaktorech rychlých neutronů (množitelských reaktorů) výrazně zvýší palivová základna jaderné energetiky a také bude možné výrazně snížit objem radioaktivních odpadů v důsledku k „vyhoření“ nebezpečných radionuklidů. Rusko, jak poznamenávají odborníci, zaujímá první místo na světě v technologiích pro stavbu „rychlých“ reaktorů.

Sovětský svaz byl lídrem v konstrukci a provozu průmyslových „rychlých“ energetických reaktorů. První takový blok na světě s reaktorem BN-350 s instalovaným elektrickým výkonem 350 megawattů byl spuštěn v roce 1973 na východním pobřeží Kaspického moře ve městě Ševčenko (dnes Aktau, Kazachstán). Část tepelné energie reaktoru byla využita k výrobě elektřiny, zbytek byl použit na odsolování mořské vody. Tato pohonná jednotka fungovala do roku 1998 – o pět let déle, než byla její konstrukční životnost. Zkušenosti s vytvářením a provozem této instalace umožnily pochopit a vyřešit mnoho problémů v oblasti reaktorů typu BN.

Od roku 1980 funguje v Bělojarské JE třetí energetický blok stanice s reaktorem BN-600 o instalovaném elektrickém výkonu 600 megawattů. Tato jednotka nejen vyrábí elektřinu, ale slouží také jako unikátní základna pro testování nových konstrukčních materiálů a jaderného paliva.

Historie BN-800

V roce 1983 bylo rozhodnuto postavit v SSSR čtyři jaderné bloky s reaktorem BN-800 najednou – jeden blok v JE Bělojarsk a tři bloky v nové JE Jižní Ural. Po Černobylu však sovětský jaderný energetický průmysl začal stagnovat a výstavba nových reaktorů, včetně „rychlých“, se zastavila. A po rozpadu SSSR se situace ještě zhoršila, hrozila ztráta domácích technologií jaderné energetiky, včetně technologií reaktorů BN.

Pokusy o obnovení výstavby alespoň jednoho bloku BN-800 byly učiněny několikrát, ale v polovině roku 2000 se ukázalo, že samotné kapacity jaderného průmyslu na to nemusí stačit. A zde sehrála rozhodující roli podpora vedení země, které schválilo nový program rozvoj jaderné energetiky v Rusku. Našlo se v něm místo i pro BN-800 na čtvrtém bloku JE Bělojarsk.

Dokončit blok nebylo snadné. Dokončit projekt s přihlédnutím ke zlepšením, jejichž účelem bylo zvýšení jeho účinnosti a bezpečnosti, skutečnou mobilizaci vědeckých, konstrukčních a projekční organizace jaderný průmysl. Nelehké úkoly stáli i před výrobci zařízení, kteří museli nejen obnovit technologie použité k vytvoření zařízení reaktoru BN-600, ale také zvládnout nové technologie.

A přesto byla pohonná jednotka postavena. V únoru 2014 začalo zavážení jaderného paliva do reaktoru BN-800. Reaktor byl spuštěn v červnu téhož roku. Poté musel být modernizován design palivových souborů a koncem července 2015 byl reaktor BN-800 restartován a specialisté začali postupně zvyšovat jeho výkon na úroveň nezbytnou pro zahájení výroby elektřiny. Dne 10. prosince 2015 byl blok připojen k síti a dodával svůj první proud do ruské energetické soustavy.

Jednotka BN-800 by se měla stát prototypem výkonnějších komerčních energetických jednotek BN-1200, rozhodnutí o proveditelnosti výstavby bude učiněno na základě provozních zkušeností BN-800. Hlavní blok BN-1200 se také plánuje postavit v JE Bělojarsk.

V Bělojarské jaderné elektrárně ve městě Zarechnyj připravují instalaci reaktoru pro nový energetický blok. V současné době BNPP provozuje jediný energetický blok na světě s rychlým neutronovým reaktorem o výkonu 600 MW (je nejvýkonnější na Středním Uralu) a nyní probíhá výstavba nového, ještě výkonnějšího bloku. Korespondent Nakanune.RU se podíval na to, jak tato práce postupuje, a je připraven říci a ukázat, jak vypadá budoucnost nukleární reaktor, která se staví v jaderné elektrárně v Sverdlovská oblast, a co je unikátní na technologii používané v BNPP.

Ukázalo se, že jaderná energetika je jedním z těch průmyslových odvětví, kterých se krize v Rusku nedotkla. No, nebo se toho skoro nedotkl. Výroba elektřiny v tuzemských jaderných elektrárnách zůstane na stejné úrovni, řada problémů, které se musely potýkat v jiných oblastech, nebude existovat. Zpátky do stanic se navíc nahrnuli stavbaři, kteří se dříve zdráhali stavět nové kapacity na střídačku, protože jejich výstavbu financuje stát. Navštívili jsme jedno z těchto stavenišť - stavbu čtvrtého energetického bloku BN-800 Bělojarské JE.

Ředitel BNPP Nikolay Oshkanov (je také zástupcem generální ředitel OJSC Concern Energoatom, který sdružuje deset jaderných elektráren v zemi) poznamenává: „V jaderných elektrárnách v Rusku není žádná krize – žádný z krizových jevů nás nezasáhl a neovlivní.“ Připouští ale, že snížení spotřeby energie zasáhlo i jadernou energetiku - na některých koncernových stanicích byly bloky v záloze, ale k 1. červnu dosáhly 100% výkonu.

V BNPP pokračují práce na výstavbě BN-800 (projekt je realizován v rámci Federálního cílového programu pro rozvoj jaderné energetiky v Rusku). V současnosti stanice provozuje jedinou elektrárnu na světě s průmyslovým rychlým neutronovým reaktorem BN-600 (jedná se o třetí elektrárenský blok BNPP, první dva jsou ve fázi vyřazování z provozu). Sám Nikolaj Oshkanov říká, co je zvláštního na technologii „rychlých“ reaktorů:

„V programu (Federální cílový program rozvoje jaderné energetiky – pozn.) je BNPP zastoupena jako čtvrtý energetický blok jako inovativní technologie- toto je nový krok, po kterém se hnal celý svět, a zde se Rusko na příkladu JE Bělojarsk ukázalo jako lídr. To si mohou dovolit jen velké země - USA, Francie, Japonsko, Rusko, Anglie - tedy ti, kteří mají tu bombu. Ne KLDR, která technologii ukradla, ale právě ti, kteří mohou tento směr rozvíjet. Proč byly vyrobeny "rychlé" reaktory? V „rychlém“ reaktoru je vyrobené plutonium čisté, zbrojní.

V BNPP je palivo využíváno pro mírové účely, technologie umožňuje rozšíření palivové energetické základny země a minimalizaci množství jaderného odpadu.

Veškerý uran je rozdělen na dvě části: 0,7 % je to, co lze použít v reaktorech, 99,3 % je takzvaný „odpad“, nelze jej použít v reaktorech, které existují po celém světě, včetně naší země. „Rychlý“ reaktor přeměňuje nevyužitý uran-238 pod vlivem rychlých neutronů na plutonium-239,“ vysvětluje Nikolaj Oshkanov.

Takže po naložení 10 tun plutonia do reaktoru se z něj odstraní 12 tun, protože plutonium bylo „obklopeno“ uranem, poznamenává. Uranová „skládka“ se tak stává palivem.

Tato technologie se na BN-600 používá od roku 1980 a BN-800 je navržena tak, aby řešila problém „uzavřeného“ jaderného cyklu, který zajišťuje „cirkulaci“ paliva mezi rychlými a tepelnými neutronovými reaktory.

Mezitím Nikolaj Oshkanov na tiskové konferenci minulý pátek potvrdil, že data uvedení do provozu se posouvají z roku 2012 na rok 2014. Problémem není krize, ale zařízení, říká.

V letošním roce byly na výstavbu zařízení vynaloženy 2 miliardy rublů, nepočítaje náklady na vybavení. "Jsme číslo tři ve Federálním cílovém programu. První je druhý energetický blok Volgodonské JE, následovaný čtvrtým blokem JE Kalinin. Letos nám bylo přiděleno téměř 13 miliard rublů, i když původně bylo plánováno 15, ale tyto (elektrické jednotky) je třeba uvést do provozu v první frontě, protože na Kavkaze není elektřina a Leningradská oblast", - řekl.

Hlavním problémem, kvůli kterému se start BN-800 odkládá, je problém s výrobou unikátního zařízení. "Problém je v tom zařízení, je unikátní, dlouho se nevyrábí, to jsou nové technologie, materiály. Musely se oživit celé závody kvůli jednomu celku. Všechna pomocná zařízení byla hotová, ale není tam žádný reaktor s turbínou,“ řekl ředitel BNPP.

Pokud však stavba reaktoru probíhá téměř podle plánu (do stanice jej dodá podolský závod pojmenovaný po Ordzhonikidze), pak je hlavní potíž ve výrobě turbíny (provádí ji United Machine Rostliny).

Podařilo se nám ověřit, že pracovníci byli podle plánu na stavbu reaktoru (kde bude umístěno radioaktivní zařízení) v montážní nádobě reaktoru.

Budova pro montáž reaktoru byla postavena již v 80. letech, ale pak byly práce na konstrukci BN-800 zastaveny a obnoveny teprve před třemi lety. Teprve v roce 2008 započalo rozšiřování reaktoru – přichází z elektrárny v Podolsku po částech, vysvětluje Alexey Chernikov, zástupce hlavního inženýra Belojarského instalačního oddělení.

Očekává se, že instalace reaktoru v dole bude zahájena v srpnu až září letošního roku.

Mezitím, již 1. července, může jaderný průmysl čelit některým ne úplně příjemným změnám. Od tohoto data přejde elektroenergetika na provozní režim „50 na 50“: 50 % energie se bude prodávat na volném trhu a 50 % za fixní tarif. Už se počítalo, že v důsledku toho obyvatelům porostou účty za elektřinu. "Existuje možnost, že problém bude vyřešen prostřednictvím jaderné energie," říká Nikolaj Oshkanov. Vzhledem k tomu, že elektřina vyrobená jadernými pracovníky je cenově levnější, mohou být „náklady“ uvaleny na toto odvětví.

Obecně se však ředitel BNPP dívá na „jadernou budoucnost“ s nadějí: „Ve světě je „jaderná renesance“ – začala výstavba jaderných elektráren, jako za starých časů, Rusko staví v r. Čína, Indie, ale do Evropy to "nepovoleno". V Rusku nejsou hlavním problémem zdroje, ale jejich dodání."

„Jak si obyvatelstvo žádá, tak bude,“ komentuje vyhlídky průmyslu, aniž by skrýval další plány samotné BNPP – již v roce 2020 hodlají zahájit výstavbu pátého energetického bloku – BN-1200.

Unikátní ruský rychlý neutronový reaktor pracující v Bělojarské jaderné elektrárně byl uveden na výkon 880 megawattů, uvádí tisková služba Rosatomu.

Reaktor pracuje na energetickém bloku č. 4 Bělojarské JE a v současné době prochází rutinním testováním výrobního zařízení. V souladu s testovacím programem pohonná jednotka zajišťuje udržení elektrického výkonu na úrovni minimálně 880 megawattů po dobu 8 hodin.

Výkon reaktoru je postupně zvyšován, aby nakonec získal certifikaci na úrovni projektovaného výkonu 885 megawattů na základě výsledků testů. Na tento moment reaktor je certifikován na výkon 874 megawattů.

Připomeňme, že Bělojarská JE provozuje dva rychlé neutronové reaktory. Od roku 1980 zde funguje reaktor BN-600 – dlouhou dobu to byl jediný reaktor tohoto typu na světě. Ale v roce 2015 začalo postupné spouštění druhého reaktoru BN-800.

Proč je to tak důležité a zvažované historická událost pro globální jaderný průmysl?

Rychlé neutronové reaktory umožňují realizovat uzavřený palivový cyklus (v BN-600 v současnosti není implementován). Protože se „spaluje“ pouze uran-238, po zpracování (odstranění štěpných produktů a přidání nových částí uranu-238) lze palivo znovu naložit do reaktoru. A protože cyklus uran-plutonium produkuje více plutonia, než se rozpadá, lze přebytečné palivo použít pro nové reaktory.

"V reaktorech s rychlými neutrony je tepelné a radiační zatížení mnohem vyšší než v tepelných reaktorech," vysvětluje Michail Bakanov, hlavní inženýr Bělojarské JE, pro PM. - To vede k nutnosti použít speciální konstrukční materiály pro reaktorovou nádobu a vnitřní systémy reaktoru. Skříně palivových proutků a palivových souborů nejsou vyrobeny ze slitin zirkonia jako v tepelných reaktorech, ale ze speciálních legovaných chromových ocelí, které jsou méně náchylné k radiačnímu „bobtnání“. Na druhou stranu například nádoba reaktoru není vystavena zatížení spojenému s vnitřním tlakem – je jen o málo vyšší než atmosférický tlak.“

„Problémy byly skutečně stejné,“ dodává Nikolaj Oshkanov, ředitel Bělojarské JE, „ale byly řešeny zde a ve Francii různými způsoby. Když se například hlava jedné ze sestav na Phenix ohnula, aby ji mohla uchopit a vyložit, francouzští specialisté vyvinuli složitý a poměrně nákladný systém „vidět“ vrstvou sodíku. A když se stejný problém objevil i u nás, jeden z našich inženýrů navrhl použít videokameru umístěnou v jednoduchém designu jako potápěčský zvon – trubku zespodu otevřenou s argonem vháněným shora. Jakmile byla tavenina sodíku vytlačena, operátoři byli schopni zapojit mechanismus prostřednictvím video spojení a ohnutá sestava byla úspěšně odstraněna.

Aktivní zóna rychlého neutronového reaktoru je uspořádána jako cibule, ve vrstvách

370 palivových souborů tvoří tři zóny s různým obohacením uranu-235 - 17, 21 a 26 % (zpočátku byly pouze dvě zóny, ale pro vyrovnání uvolňování energie byly vyrobeny tři). Jsou obklopeny bočními clonami (přikrývkami), neboli chovnými zónami, kde jsou umístěny soubory obsahující ochuzený nebo přírodní uran, sestávající převážně z izotopu 238. Na koncích palivových tyčí nad a pod jádrem jsou také tablety ochuzeného uranu. uran, který tvoří koncová síta (reprodukce zón).

Palivové články (FA) jsou souborem palivových článků (palivových článků) sestavených v jednom pouzdře - speciální ocelové trubky plněné peletami oxidu uranu s různým obohacením. Aby se zajistilo, že se palivové články nedostanou do vzájemného kontaktu a chladicí kapalina mezi nimi může cirkulovat, je na trubky navinut tenký drát. Sodík vstupuje do palivového souboru spodními škrticími otvory a vystupuje okny v horní části.

Ve spodní části palivového souboru je dřík zasunutý do objímky komutátoru, nahoře je hlavový díl, za který je soubor uchopen při přetížení. Palivové kazety různého obohacení mají různá montážní místa, takže je jednoduše nemožné nainstalovat sestavu na špatné místo.

K řízení reaktoru je použito 19 kompenzačních tyčí obsahujících bor (absorbér neutronů) pro kompenzaci vyhoření paliva, 2 automatické regulační tyče (pro udržení daného výkonu) a 6 tyčí aktivní ochrany. Vzhledem k tomu, že vlastní neutronové pozadí uranu je nízké, je pro řízené spouštění reaktoru (a řízení na nízkých výkonových úrovních) použito „osvětlení“ – zdroj fotoneutronů (gama zářič plus berylium).

Energetické bloky s rychlými neutronovými reaktory mohou výrazně rozšířit palivovou základnu jaderné energetiky a minimalizovat radioaktivní odpad organizováním uzavřeného jaderného palivového cyklu. Takové technologie má jen málo zemí a Ruská federace je podle odborníků v této oblasti světovou jedničkou.

Reaktor BN-800 (z „rychlého sodíku“, s elektrickým výkonem 880 megawattů) je pilotní průmyslový rychlý neutronový reaktor s chladivem tekutého kovu, sodíku. Měl by se stát prototypem komerčních výkonnějších energetických jednotek s reaktory BN-1200.

Zdroje