حققت روسيا اختراقة في الطاقة النووية

2024 مؤلف: Seth Attwood | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-16 15:57

مشروع "الاختراق" - المفاعل النووي بريست 300 قيد الإنشاء بالقرب من تومسك ، سيفتح صفحة جديدة في قطاع الطاقة على الأرض. تقوم روسيا بإنشاء أول Perpetuum Mobile في العالم بقدرة 300 ميجاوات - محطة طاقة نووية ذات دورة وقود مغلقة. يعد المشروع الذي يحمل الاسم الواضح "بريكثرو" بالطاقة دون خطر ، وبدون تعدين اليورانيوم ويتفوق على المنافسين لعقود …

ثلاثة وأربعون هكتارًا من الأراضي ، وجدران متجانسة رمادية اللون ، وتجهيزات تبرز بكثرة في السماء ، ورافعات و 600 عامل. بعد ثلاث سنوات ، في هذا المكان ، في مدينة مغلقة سيفيرسك ، 25 كيلومترا من تومسك ، سيبدأ العمل الأول في العالمPerpetuum Mobile بقدرة 300 ميجاوات هى محطة طاقة نووية بدورة وقود مغلقة والرصاص المنصهر كمبرد. يُطلق على المشروع اسم تجريبي ، حيث يتم حساب التقنيات الفائقة الخاصة به حتى الآن فقط على النماذج الرياضية. ومع ذلك ، بعد فحصها في مفاعل عامل ، سيحصل علماؤنا النوويون على محطة طاقة نووية مرجعية من جيل جديد ، الابتعاد عن المنافسين من Toshiba و Areva وغيرهم لعقود.المشروع الذي يحمل اسمًا لا يحتاج إلى شرح " اختراق"، وعود الطاقة بدون خطر و الاهم من ذلك، بدون تعدين اليورانيوم.

المشككون والذرة المسالمة

بضع كلمات لمن يعتبرون الذرة المسالمة بقايا. تتضاعف حاجة البشر إلى الطاقة كل 20 عامًا. يؤدي حرق النفط والفحم إلى التكوين السنوي لنحو نصف مليار طن من ثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين ، أي 70 كيلوجرامًا من المواد الضارة لكل ساكن على وجه الأرض. استخدام محطات الطاقة النووية يزيل هذه المشكلة. علاوة على ذلك ، فإن احتياطيات النفط محدودة ، و كثافة الطاقة لطن واحد من اليورانيوم -235 تساوي تقريبًا كثافة الطاقة البالغة مليوني طن من البنزين.

التكلفة مهمة أيضا. في محطة الطاقة الكهرومائية ، تكلف كيلوواط / ساعة من الكهرباء 10-25 كوبيل ، لكن إمكانات الطاقة الكهرومائية في العالم المتقدم قد استنفدت عمليا. في محطات الفحم أو زيت الوقود - 22-40 كوبيل ، ولكن تنشأ مشاكل بيئية. في محطات طاقة الرياح والطاقة الشمسية الصناعية - 35-150 كوبيل ، غالية الثمن بعض الشيء ، والتي تضمن رياحًا ثابتة وغياب السحب. التكلفة الأولية للطاقة الذرية هي 20-50 كوبيل ، فهي مستقرة ، وتخلق مشاكل بيئية أقل بكثير من حرق النفط والفحم ، وإمكانياتها لا حدود لها.

أخيرًا ، تبين أن الذرة الروسية السلمية قد خرجت من المنافسة تقريبًا. في عام 2010 ، بعد موجة برد استمرت 24 عامًا ، أرادت العديد من الدول مرة أخرى بناء محطات للطاقة النووية ، تبين أن مفاعلاتنا أرخص وليست أسوأ من النماذج الأولية اليابانية والفرنسية والأمريكية. علاوة على ذلك ، نحن ، على عكس المنافسين ، طوال هذه السنوات كنا نبني محطات طاقة نووية - كان لدى روساتوم ما تعرضه للعميل المحتمل.

تخلصت إدارة شركة الدولة بكفاءة من الإعاقة الناتجة. نتيجة لذلك ، أفلست شركة Westinghouse Electric العام الماضي. توشيبا ، التي اشترت سابقاً شركة Westinghouse Electric ، في طريقها إلى العمل. كما أن حالة "أريفا" المالية لا تحسد عليها. من ناحية أخرى ، حضرت وفود من 52 دولة إلى Atomexpo-2016. 20 من هذه الدول لم يكن لديها طاقة نووية حتى الآن. سيظهرون الآن لأول مرة في مصر ، فيتنام ، تركيا ، إندونيسيا ، بنغلاديش - محطاتنا النووية الروسية.

جحيم عميق

المشكلة الرئيسية للطاقة النووية اليوم هي الوقود … هناك 6 ، 3 ملايين طن من اليورانيوم القابل للاسترداد اقتصاديًا على الأرض. إذا تم أخذ نمو الاستهلاك في الاعتبار ، فسوف يستمر لمدة 50 عامًا تقريبًا. تبلغ التكلفة حوالي 50 دولارًا لكل كيلوغرام من الركاز اليوم ، ولكن نظرًا لأن الودائع الأقل ربحية تشارك في الاستخراج ، فإنها سترتفع إلى 130 دولارًا للكيلوغرام الواحد وأكثر. هناك ، بالطبع ، احتياطيات ملغومة ، وليست صغيرة ، لكنها ليست إلى الأبد.

يصعب استخراج اليورانيوم أو صعب جدا … يوجد في صخر خام اليورانيوم حوالي 0.1-1 في المائة ، زائد أو ناقص.يحدث الخام على عمق حوالي كيلومتر واحد. درجات الحرارة في المناجم فوق 60 درجة مئوية. يجب إذابة الصخور المستخرجة في حمض ، غالبًا حمض الكبريتيك ، من أجل عزل خام اليورانيوم من المحلول. في بعض الترسبات ، يُضخ حمض الكبريتيك على الفور في الأرض ، بحيث يمكن أخذه لاحقًا مع اليورانيوم المذاب. ومع ذلك ، هناك صخور اليورانيوم التي لا تذوب في حامض الكبريتيك …

أخيرًا ، في اليورانيوم المنقى فقط 0.72 في المائة النظير المطلوب هو اليورانيوم 235. نفس الشيء الذي تعمل فيه المفاعلات النووية. لتسليط الضوء عليه صداع منفصل. يتم تحويل اليورانيوم إلى غاز (سادس فلوريد اليورانيوم) ويمر عبر مجموعات من أجهزة الطرد المركزي التي تدور بسرعة حوالي ألفي دورة في الثانية ، حيث يتم فصل الجزء الخفيف عن الجزء الثقيل. تم التخلص من مكب النفايات - اليورانيوم 238 ، الذي يحتوي على ما تبقى من اليورانيوم 235 بنسبة 0.2-0.3 في المائة ، في الخمسينيات من القرن الماضي. لكنهم بدأوا بعد ذلك في تخزينه على شكل فلوريد اليورانيوم الصلب في حاويات خاصة تحت السماء المفتوحة. لمدة 60 عامًا ، تراكمت الأرض تقريبًا مليوني طن من فلوريد اليورانيوم 238 … لماذا يتم الاحتفاظ بها؟ بعد ذلك ، يمكن أن يصبح هذا اليورانيوم 238 وقودًا للمفاعلات النووية السريعة ، والتي كان للعلماء النوويين علاقة صعبة بها حتى الآن.

في المجموع ، تم بناء 11 مفاعلًا صناعيًا للنيوترون السريع في العالم: ثلاثة في ألمانيا ، واثنان في فرنسا ، واثنان في روسيا ، وواحد في كل من كازاخستان واليابان وبريطانيا العظمى والولايات المتحدة. واحد منهم ، SNR-300 في ألمانيا ، لم يتم إطلاقه مطلقًا. تم إيقاف ثمانية آخرين. غادر عاملان … اين تظن؟ هذا صحيح ، على بيلويارسك NPP.

من ناحية أخرى ، تعتبر المفاعلات السريعة أكثر أمانًا من المفاعلات الحرارية التقليدية. لا يوجد ضغط مرتفع فيها ، ولا يوجد خطر من تفاعل بخار الزركونيوم ، وما إلى ذلك. من ناحية أخرى ، فإن شدة الحقول النيوترونية ودرجة الحرارة في منطقة العمل أعلى ؛ الصلب ، الذي يحتفظ بخصائصه تحت كلا المعلمتين ، يكون أكثر صعوبة وأكثر تكلفة في التصنيع. بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن استخدام الماء كمبرد في مفاعل سريع. بقايا: الزئبق والصوديوم والرصاص. يتم التخلص من الزئبق بسبب تآكله العالي. يجب أن يبقى الرصاص في حالة منصهرة - درجة حرارة الانصهار 327 درجة. تبلغ درجة انصهار الصوديوم 98 درجة ، لذلك تم تصنيع جميع المفاعلات السريعة حتى الآن باستخدام مبرد الصوديوم. لكن الصوديوم يتفاعل بعنف مع الماء. إذا تضررت الدائرة الكهربائية.. كما حدث في المفاعل الياباني "مونجو" عام 1995. بشكل عام ، تبين أن الطرق السريعة كانت صعبة للغاية.

لا تقلق لن تتجمد

قال رئيس مشروع BREST-OD-300 لـ Lente.ru: "لا تقلق ، فإن الرصاص في مفاعلنا Brest-300 لن يتماسك أبدًا ، ولكنه لن يبرد أبدًا إلى ما دون 350 درجة" أندري نيكولاييف … - المخططات والأنظمة الخاصة هي المسؤولة عن ذلك. هذا مشروع جديد تمامًا لا علاقة له بمفاعلات الرصاص البزموت التي كانت موجودة في الغواصات. تم تطوير كل شيء هنا مع مراعاة أحدث التطورات والتقنيات والإنجازات. سيكون ذلك أول مفاعل سريع مبرد بالرصاص في العالم … ليس من أجل لا شيء أن يطلق عليه "اختراق". قبل أن تكون مؤسسة المستقبل - مع الجيل الرابع من محطات الطاقة النووية مغلق دورة الوقود.

لم يُسمح لي بالتسلق في موقع البناء - هذه معلومات سرية. لم يُسمح لهم أيضًا بالتقاط الصور ، لذا فإن الصور ليست لي. تم إنشاؤها بواسطة شخص تم شرحه مسبقًا من أي زوايا يمكن التقاط شيء ما ، ومن أي زوايا يكون ذلك مستحيلًا. لكن أندريه نيكولاييف أوضح بالتفصيل لماذا وبأي ترتيب يتم بناء محطات Proryv الثلاثة وكيف يتم إنشاء محطة للطاقة النووية يمكن أن تعمل بدون اليورانيوم.

ستتألف المؤسسة من ثلاثة مصانع: مصنع إنتاج الوقود ، المفاعل نفسه ومحطة إعادة معالجة الوقود. سيقوم مصنع إنتاج الوقود بتصنيع تركيبة جديدة تمامًا من عناصر الوقود ، والتي لم يكن لها مثيل في العالم. هذا هو وقود نيتريد يورانيوم - بلوتونيوم مختلط - MNUP. المواد الانشطارية في المفاعل الجديد ستكون البلوتونيوم … واليورانيوم 238 ، وهو بحد ذاته غير قابل للانشطار ، سيتعرض للإشعاع بالنيوترونات الحرارية ويتحول إلى بلوتونيوم 239. أي أن مفاعل بريست 300 سيولد الحرارة والكهرباء ، بالإضافة إلى ذلك ، جهز الوقود لنفسك.

عصفورين بحجر واحد

في عالم اليوم يعملون 449 مفاعلات نووية صناعية سلمية و 60 أخرى قيد الإنشاء. أثناء تشغيل هذه المفاعلات ، في الماضي والمستقبل ، تنشأ مشكلة مخططة - تجميعات الوقود المستهلك. أولاً ، يتم وضعهم في حمامات خاصة ، حيث "يبردون" لعدة سنوات. بعد ذلك ، يتم تخزين عناصر الوقود "المبردة" في مرافق تخزين "جافة" ، حيث يتم تجميعها بكميات كبيرة. القدرة على معالجة تجميعات النفايات أقل بعدة مرات من اللازم. لماذا ا؟ لأنها صعبة للغاية ومكلفة.

سيقوم مشروع Breakthrough ببناء مصنع معالجة الوقود الخاص به. كما قد تتخيل ، لن يدمر هذا المصنع الوقود المحترق فحسب ، بل سيعطي المواد الخام للتركيبات الجديدة … سيتم إذابة قضبان الوقود القديمة في حمض ، ربما كبريتي ، ثم في المصنع ، باستخدام تقنيات كيميائية معقدة ، سيتم فصل المحلول عنصرًا عنصرًا. ما هو غير ضروري مشروط ودفن ، ويستخدم الضروري. بالإضافة إلى المواد الخام للوقود الجديد ، ستستخرج المؤسسة من التجمعات القديمة أندر نظائر العناصر الثقيلة المطلوبة في الطب والعلوم والصناعة.

بالمناسبة ، لم يتم اختيار قوة المفاعل البالغة 300 ميغاوات بالصدفة. بهذه القوة ، ستنتج كمية البلوتونيوم التي تستهلكها. نفس المفاعل ذو الطاقة الأعلى سوف ينتج وقودًا أكثر مما سيستهلكه. لذلك ، بمجرد تحميله ، سيعمل مفاعل بريست مثل Perpetuum Mobile العادي. لن يتطلب الأمر سوى كمية صغيرة من اليورانيوم المستنفد. حسنًا ، واليورانيوم 238 ، كما ذكرت سابقًا ، تتراكم عليه الصناعة النووية بهذا المقدار هذا سوف يستمر إلى الأبد.

قدر كبير

- حتى تتمكن من تخيل مفاعل - يستمر أندريه نيكولاييف. - هذا حوض بارتفاع 17 مترًا وقطره 26 مترًا. سيتم إنزال مجموعات الوقود فيه. مبادل حراري - سوف يدور الرصاص المنصهر من خلاله. جميع المعدات من وإلى الإنتاج الروسي فقط. سيكون مفاعلًا آمنًا تمامًا بهامش تفاعلي أقل من الوحدة. أي ، وفقًا لقوانين الفيزياء ، ليس لديها تفاعل كافٍ لتسريعها. الحوادث على نطاق واسع غير ممكنة. لن تكون هناك حاجة إلى إخلاء السكان. أي فشل ، إذا حدث ، لن يتجاوز حدود مبنى المؤسسة. حتى الانبعاثات في الغلاف الجوي نتيجة حادث افتراضي لن تحدث.

سيتم إدخال التنظيف التلقائي لسائل التبريد في مفاعل بريست 300. مبرد المفاعل الجديد ، أي الرصاص ، لن يحتاج أبدًا إلى الاستبدال. هذا يزيل الهدر الإشكالي الآخر للطاقة النووية التقليدية - LRW.

يتم حل المشاكل على طول الطريق

تم تسمية مؤلفي مشروع Brest-300 باسم NIKIET على اسم Dollezhal. يتم تخصيص الأموال في الوقت المحدد ، ويسير البناء بالسرعة المخطط لها ، وسيكون مصنع تصنيع الوقود أول من يبدأ التشغيل. ومن المقرر إطلاق المفاعل في عام 2024 … ثم تكتمل وحدة إعادة معالجة الوقود. بالتوازي مع البناء ، يستمر عمل البحث والتطوير. نتيجة لهذه الأعمال ، يتم إجراء تغييرات دورية على البناء ، لذلك لم يتم تسمية النقطة الزمنية النهائية.

يحتوي مشروع بريست على منتقدين في الأوساط الأكاديمية. هذا أمر مفهوم ، فقد فاز المشروع بالمسابقة التي شاركت فيها العديد من المعاهد البارزة. يقول النقاد إن التقنيات المستخدمة في بريست غير مكتملة. على وجه الخصوص ، فإنهم يتساءلون عن استخدام ذوبان الرصاص كحامل حرارة ، وما إلى ذلك وهلم جرا. لن ندخل في التفاصيل ، فهي معقدة وغامضة للغاية. من ناحية أخرى ، لماذا لا نثق بعلمائنا الذريين؟ كانت جميع المشاريع التي قام بها الاتحاد السوفياتي ، وبعده روسيا في الصناعة النووية ، متقدمة بخطوة على نظيراتها الغربية والشرقية. إذن ما السبب الذي يجعلنا نعتقد أن الأمور ستسير بشكل مختلف هذه المرة؟ يبدو لي أنه يجب أن تكون سعيدًا من أجل Rosatom و TVEL وفي نفس الوقت عن نفسك ، لأن هذا لنا مؤسسة.