BRESZT-OD-300 – Negyedik generációs ólomhűtésű reaktor

Olvasási idő: 3 perc

Az atomreaktorok negyedik generációja több olyan technológia alkalmazását is jelentheti, amelyek közös jellemzője a magasabb üzemanyag-hatékonyság, a megnövelt biztonság és energiahatékonyság, valamint a kiégett nukleáris üzemanyag mennyiségének csökkentése.

Négy éve talán még kevesen figyeltek fel arra a hírre, hogy az év első felében megkezdődtek az előkészületek a világ első gyorsneutronos, ólomhűtésű atomerőművi blokkjának (BRESZT-OD-300) megépítésére. Ma meg már arról cikkezünk, hogy Szibériában megkezdődött a világ első negyedik generációs ólomhűtésű reaktorának beépítése.

Ez a reaktor a Roszatom orosz állami atomenergetikai konszern terméke, amely az Áttörés elnevezésű projekt keretében azzal a céllal valósul meg, hogy megvalósítsa a zárt nukleáris üzemanyagciklust. Mindez tőlünk igen messze, a szeverszki Szibériai Vegyi Üzem területén történik. A Titan-2 konszern mérnöki cég 2019-ben írta alá a 26,3 milliárd rubel értékű szerződést azzal, hogy a tervek szerint 2026 végéig a kivitelező elvégzi az erőmű reaktorcsarnokának, turbinacsarnokának és kapcsolódó infrastrukturális létesítményeinek építését. Valószínűleg azért itt van a helyszín, mert a Roszatom TVEL üzemanyaggyártó vállalatához tartozó Szibériai Vegyi Üzem is olyan természetes és újrahasznosított urán dúsítására specializálódott, ami az atomerőművek üzemanyagának előállításához használatos. Ráadásul itt adottak a feltételek a zárt nukleáris üzemanyagciklus megvalósításához szükséges kevert urán-plutónium nitrid nukleáris üzemanyag gyártására is. Az pedig már csak hab a tortán, hogy várhatóan lesz itt egy olyan moduláris berendezés is, amely az új gyorsneutronos erőmű kiégett üzemanyagainak újrafeldolgozását szolgálja.

2021 februárjában a Rosztyehnadzor engedélyt adott ki a BRESZT-OD-300 reaktorral szerelt erőmű megépítésére, majd 2021. június 8-án öntötték be az első betont a reaktor 6,4 méterrel a föld alatt található alaplemezébe. Ez, a 2021 novemberi híradások szerint, egy 90 x 82 méter nagyságú, 2,5 méter vastag és kilenc különálló egységből álló alap, amelybe 19 ezer köbméter betont öntöttek és 4,3 ezer tonna vasalást, betonacélt tettek. (Ezért a szilárdsága lényegesen nagyobb, mint a hagyományos neutronos atomerőműveké.)

Az építőmunkások nem tököltek, éjjel-nappal, hóban-fagyban dolgoztak,

így 2024 januárjában már ott tartanak, hogy egy speciális daruval beemelték a Kísérleti Demonstrációs Energetikai Komplexum (orosz rövidítéssel ODEK) BRESZT-OD-300 gyorsneutronos reaktorának 165 tonna tömegű, acélból készült tartószerkezetét, illetve a reaktor alatti alsó határoló szerkezetet.

A reaktor gigantikus acélrácsból készült tartószerkezete a reaktortartály külső részéhez csatlakozik és biztosítja a reaktor alatti hőszigetelő betontálca alátámasztását. A tálca egy plusz lokalizációs gátat is jelent, ha a folyékony hűtőközeg kilépne a reaktorból. (Felületi hőmérséklete nem lépi túl a 60 Celsius-fokot és a háttérsugárzás sem haladja meg a természetes háttérsugárzás mértékét.) Ez azért is fontos, mert a BRESZT-OD-300 negyedik generációs, 300 MW teljesítményű, folyékony ólomhűtésű gyorsneutronos reaktor, amelynek egyik legfontosabb jellemzője, hogy a nukleáris biztonság a természetes biztonság elvén alapul. Azaz egy esetleges hűtőközegvesztéssel járó baleset során a kiömlő ólom megszilárdul, így nem kerül sugárzó anyag a környezetbe.

A BRESZT-OD-300 önmagát látja el üzemanyaggal

Azáltal, hogy a természetes urán 99 százalékát alkotó urán-238 izotóp plutónium-239-cé alakul a reaktorban. Vagyis a működés során a gyorsneutronos reaktorban keletkező kiégett üzemanyagot reprocesszálják. Ez lehetővé teszi, hogy a rendszer fokozatosan önellátóvá váljon. Ezzel olyan, a világon egyedülálló berendezésről beszélhetünk, amit atomenergetikai iparban eddig még soha nem alkalmaztak. Elvárás feléjük, hogy az extrém magas hőmérséklet és az erős ionizáló neutronsugárzás közepette, a reaktor teljes üzemideje alatt meg kell őrizniük működőképességüket. Továbbá ellenállónak kell lenniük a rendkívül korrozív folyékony fém hűtőközeggel szemben. (A BRESZT-OD-300 típusú, 300 MW teljesítményű reaktorban az üzemanyag átrakása több mint 400 Celsius fokos hőmérsékleten zajlik.)

A jelenleg működő atomerőművek az urán-235-ös izotópját használják dúsított formában. Ez az izotóp a természetes uránnak mindössze 0,7 százaléka. Ám a gyorsneutronos technológia igazi jelentősége abban áll, hogy nagyon megnő a természetes urán felhasználásának hatékonysága.

Mi ennek az egésznek a jelentősége?

A világelsőség és a világszínvonalú húha azért jár az oroszoknak, mert a nukleáris fűtőanyag végtelen újrafeldolgozása lehetővé teszi az atomenergia-ipar erőforrásbázisának gyakorlatilag kimeríthetetlenné válását. Az szokták mondani, hogy a zárt nukleáris üzemanyagciklus a modern energia számára olyan, mint a „bölcsek köve”. Az üzemanyag újrahasznosítható és gyakorlatilag végtelen számú cikluson keresztül felhasználható. Minden következő ciklus több üzemanyagot termel a reaktorban, mint amennyit betöltöttek.

Az ilyen reaktorokban a kiégett nukleáris üzemanyag összetételében keletkező legveszélyesebb és leghosszabb élettartamú elemek (neptúnium, amerícium, kűrium izotópjai) biztonságos állapotban égethetők.

Mivel a gyorsneutronos reaktorok új fűtőanyagot alkalmaznak, a termikus reaktorokból visszamaradt kiégett nukleáris üzemanyagból uránt égetnek el. Ezt a rendszert kétkomponensű atomenergiának nevezik. Ráadásként a klímaszorongós generáció és a jövő nemzedékei egy csapásra megoldhatják a kiégett nukleáris fűtőelemek felhalmozásának problémáját.

Gazdaságilag a zárt nukleáris üzemanyagciklusú energia felveszi a versenyt a legfejlettebb termelési típusokkal. A BRESZT-OD-300 reaktor megépítése után Oroszország lesz az első olyan ország a világon, amely egyetlen helyszínen prezentálja az üzemanyagciklus lezárását biztosító létesítmények teljes komplexumának fenntartható működését, az üzemanyagok szállítása (beleértve a kiégett nukleáris fűtőelemeket) nélkül. Tehát lehet köpködni, hogy fúj-fúj oroszok, de, ha ez a reaktor elkészül, akkor az oroszok egy olyan technológia birtokában lesznek, amihez senki más még csak a közel sincs.