Russland hat den Durchbruch in der Atomkraft geschafft

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 16:01

Das Projekt "Breakthrough" - der im Bau befindliche Kernreaktor Brest-300 in der Nähe von Tomsk wird eine neue Seite im Energiesektor der Erde öffnen. Russland baut das weltweit erste Perpetuum Mobile mit einer Leistung von 300 MW - ein Kernkraftwerk mit geschlossenem Brennstoffkreislauf. Das Projekt mit dem selbsterklärenden Namen „Breakthrough“verspricht Energie ohne Gefahr, ohne Uranbergbau und lässt Konkurrenten jahrzehntelang hinter sich…

43 Hektar Territorium, graue monolithische Mauern, reichlich in den Himmel ragende Armaturen, Kräne und 600 Arbeiter. Drei Jahre später, an diesem Ort, in einer geschlossenen Stadt Sewersk, 25 Kilometer von Tomsk, wird anfangen zu arbeiten der erste der weltPerpetuum Mobile mit einer Leistung von 300 Megawatt ist ein Kernkraftwerk mit geschlossenem Brennstoffkreislauf und flüssigem Blei als Kühlmittel. Das Unternehmen wird als experimentelles Unternehmen bezeichnet, da die Supertechnologien dafür bisher nur auf mathematischen Modellen berechnet werden. Nach Überprüfung an einem in Betrieb befindlichen Reaktor erhalten unsere Nuklearwissenschaftler jedoch ein Referenz-Kernkraftwerk der neuen Generation, sich jahrzehntelang von Mitbewerbern von Toshiba, Areva und anderen abgesetzt. Das Projekt, das einen selbsterklärenden Namen hat " Durchbruch", Verspricht Energie ohne Gefahrund am wichtigsten, ohne Uranabbau.

Skeptiker und das friedliche Atom

Ein paar Worte für diejenigen, die das friedliche Atom als Relikt betrachten. Der Energiebedarf der Menschheit verdoppelt sich alle 20 Jahre. Bei der Verbrennung von Öl und Kohle entstehen jährlich etwa eine halbe Milliarde Tonnen Schwefeldioxid und Stickoxide, also 70 Kilogramm Schadstoffe pro Erdenbewohner. Der Einsatz von Kernkraftwerken beseitigt dieses Problem. Außerdem sind die Ölreserven begrenzt und die Energieintensität einer Tonne Uran-235 entspricht ungefähr der Energieintensität von zwei Millionen Tonnen Benzin.

Kosten sind auch wichtig. An einem Wasserkraftwerk kostet eine Kilowattstunde Strom 10-25 Kopeken, aber das Wasserkraftpotenzial in den Industrieländern ist praktisch ausgeschöpft. An Kohle- oder Heizölstationen - 22-40 Kopeken, aber es treten Umweltprobleme auf. Bei industriellen Wind- und Solarkraftwerken - 35-150 Kopeken, etwas teuer, und wer garantiert konstanten Wind und die Abwesenheit von Wolken. Die Grundkosten der Atomenergie betragen 20-50 Kopeken, sie ist stabil, verursacht viel weniger Umweltprobleme als die Verbrennung von Öl und Kohle, ihr Potenzial ist grenzenlos.

Schließlich stellte sich heraus, dass das russische friedliche Atom fast außer Konkurrenz war. Als 2010 nach einer 24-jährigen Kältewelle viele Länder wieder Atomkraftwerke bauen wollten, erwiesen sich unsere Reaktoren als billiger und nicht schlechter als japanische, französische und amerikanische Prototypen. Darüber hinaus haben wir im Gegensatz zu Mitbewerbern , all die Jahre haben wir Atomkraftwerke gebaut - Rosatom hatte einem potenziellen Kunden etwas zu zeigen.

Die Geschäftsführung der Landesgesellschaft hat die entstandene Behinderung kompetent beseitigt. Als Folge davon ging Westinghouse Electric letztes Jahr in Konkurs. Toshiba, das zuvor Westinghouse Electric aufgekauft hatte, ist auf dem Weg. Auch die finanzielle Lage von Areva ist nicht beneidenswert. Andererseits kamen Delegationen aus 52 Ländern zur Atomexpo-2016. 20 dieser Länder haben noch keine Atomkraft. Sie erscheinen jetzt zum ersten Mal in Ägypten, Vietnam, Türkei, Indonesien, Bangladesch – unsere russischen Atomkraftwerke.

Tiefe Hölle

Das Hauptproblem der Kernenergie heute ist Treibstoff … Auf der Erde gibt es 6,3 Millionen Tonnen wirtschaftlich gewinnbares Uran. Berücksichtigt man das Konsumwachstum, wird es etwa 50 Jahre andauern. Die Kosten betragen heute etwa 50 US-Dollar pro Kilogramm Erz, aber da weniger rentable Lagerstätten an der Förderung beteiligt sind, werden sie auf 130 US-Dollar pro Kilogramm und mehr steigen. Natürlich gibt es abgebaute Reserven und keine kleinen, aber sie sind nicht ewig.

Uran ist schwer abzubauen oder sehr schwer … Im Gestein von Uranerz gibt es ungefähr 0,1-1 Prozent, Plus oder minus. Erz kommt in einer Tiefe von etwa einem Kilometer vor. Die Temperaturen in den Minen liegen über 60 Grad Celsius. Das abgebaute Gestein muss in Säure, häufiger Schwefelsäure, gelöst werden, um Uranerz aus der Lösung zu isolieren. In einigen Lagerstätten wird Schwefelsäure sofort in den Boden gepumpt, um sie später zusammen mit dem gelösten Uran aufzunehmen. Es gibt jedoch Urangesteine, die sich nicht in Schwefelsäure auflösen …

Endlich nur in gereinigtem Uran 0,72 Prozent das erforderliche Isotop ist Uran-235. Derselbe, an dem Kernreaktoren arbeiten. Es hervorzuheben ist ein separater Kopfschmerz. Uran wird in Gas (Uranhexafluorid) umgewandelt und durch Zentrifugenkaskaden geleitet, die mit einer Geschwindigkeit von etwa zweitausend Umdrehungen pro Sekunde rotieren, wo die leichte Fraktion von der schweren getrennt wird. Die Deponie - Uran-238, mit einem Rest-Uran-235-Gehalt von 0,2-0,3 Prozent, wurde in den 50er Jahren einfach weggeworfen. Aber dann begannen sie, es in Form von festem Uranfluorid in speziellen Behältern unter freiem Himmel zu lagern. Seit 60 Jahren hat sich die Erde etwa zwei Millionen Tonnen Uran-238-Fluorid … Warum wird es aufbewahrt? Dann kann Uran-238 Brennstoff für schnelle Kernreaktoren werden, mit denen Nuklearwissenschaftler bisher ein schwieriges Verhältnis hatten.

Insgesamt wurden weltweit 11 industrielle Reaktoren für schnelle Neutronen gebaut: drei in Deutschland, zwei in Frankreich, zwei in Russland, je einer in Kasachstan, Japan, Großbritannien und den USA. Einer von ihnen, der SNR-300 in Deutschland, wurde nie auf den Markt gebracht. Acht weitere werden gestoppt. Zwei Arbeiter übrig … Wo denkst du? Das ist richtig, auf Kernkraftwerk Belojarsk.

Einerseits sind schnelle Reaktoren sicherer als konventionelle thermische Reaktoren. In ihnen herrscht kein hoher Druck, es besteht keine Gefahr einer Dampf-Zirkonium-Reaktion usw. Andererseits ist die Intensität der Neutronenfelder und die Temperatur im Arbeitsbereich höher, Stahl, der unter beiden Parametern seine Eigenschaften behalten würde, ist schwieriger und teurer herzustellen. Außerdem kann Wasser in einem schnellen Reaktor nicht als Kühlmittel verwendet werden. Reste: Quecksilber, Natrium und Blei. Quecksilber wird aufgrund seiner hohen Korrosivität eliminiert. Blei muss in geschmolzenem Zustand gehalten werden - die Schmelztemperatur beträgt 327 Grad. Der Schmelzpunkt von Natrium beträgt 98 Grad, daher wurden alle schnellen Reaktoren bisher mit einem Natriumkühlmittel hergestellt. Aber Natrium reagiert zu heftig mit Wasser. Wenn der Stromkreis beschädigt wurde … So geschah es 1995 beim japanischen Reaktor "Monju". Generell erwiesen sich die Schnellen als zu schwierig.

Keine Sorge, friert nicht ein

„Keine Sorge, das Blei in unserem Brest-300-Reaktor wird nicht nur nicht erstarren, sondern auch nie unter 350 Grad abkühlen“, sagt der Leiter des BREST-OD-300-Projekts gegenüber Lente.ru Andrey Nikolaev … - Dafür sind spezielle Systeme und Systeme zuständig. Dies ist ein völlig neues Projekt, das nichts mit den Blei-Wismut-Reaktoren zu tun hat, die auf den U-Booten standen. Alles hier wurde unter Berücksichtigung der neuesten Entwicklungen, Technologien und Errungenschaften entwickelt. Es wird sein der weltweit erste bleigekühlte schnelle Reaktor … Nicht umsonst heißt es „Breakthrough“. Bevor Sie ein Unternehmen der Zukunft sind - ein Kernkraftwerk der vierten Generation mit abgeschlossen Brennstoffkreislauf.

Auf der Baustelle durfte ich nicht klettern - dies ist eine Verschlusssache. Sie durften auch keine Bilder machen, also sind die Bilder nicht von mir. Sie wurden von einer Person erstellt, der im Voraus erklärt wurde, aus welchen Winkeln es möglich ist, ein Objekt zu erfassen, und aus welchen Winkeln es unmöglich ist. Aber Andrey Nikolaev hat ausführlich erklärt, warum und in welcher Reihenfolge die drei Proryv-Werke gebaut werden und wie ein Atomkraftwerk kann ohne Uran arbeiten.

Das Unternehmen besteht aus drei Fabriken: Brennstoffherstellungsanlage, Reaktor selbst und Brennstoffwiederaufarbeitungsanlage. Die Brennelement-Produktionsanlage wird eine völlig neue Brennelement-Komposition herstellen, die weltweit ihresgleichen sucht. Dies ist ein gemischter Nitrid-Uran-Plutonium-Brennstoff - MNUP. Das Spaltmaterial im neuen Reaktor wird Plutonium … Und Uran-238, das selbst nicht spaltbar ist, wird mit thermischen Neutronen bestrahlt und wird zu Plutonium-239. Das heißt, der Reaktor Brest-300 erzeugt Wärme, Strom und außerdem , bereiten Sie Kraftstoff für sich selbst vor.

Zwei Fliegen mit einer Klappe

In der Welt von heute arbeiten 449 friedliche industrielle Kernreaktoren und 60 weitere sind im Bau. Während des Betriebs dieser Reaktoren in der Vergangenheit und Zukunft tritt ein geplantes Problem auf - abgebrannte Brennelemente. Zunächst werden sie in spezielle Bäder gelegt, wo sie mehrere Jahre „abkühlen“. Anschließend werden die „gekühlten“Brennelemente in „trockenen“Lagern gelagert, wo sie in großen Mengen anfallen. Die Kapazität zur Verarbeitung von Abfallbaugruppen ist um ein Vielfaches geringer als notwendig. Wieso den? Denn es ist sehr schwierig und teuer.

Das Breakthrough-Projekt wird eine eigene Brennstoffaufbereitungsanlage bauen. Wie Sie sich vorstellen können, Diese Anlage wird nicht nur ausgebrannten Brennstoff vernichten, sondern auch Rohstoffe für neue Baugruppen liefern … Die alten Brennstäbe werden in Säure, ggf. Schwefelsäure, aufgelöst und dann in der Anlage mit aufwendigen chemischen Technologien Element für Element getrennt. Das Unnötige wird konditioniert und begraben, das Notwendige wird genutzt. Neben Rohstoffen für den neuen Brennstoff wird das Unternehmen aus alten Baugruppen die seltensten Isotope schwerer Elemente gewinnen, die in Medizin, Wissenschaft und Industrie gefragt sind.

Die Reaktorleistung von 300 Megawatt ist übrigens kein Zufall. Bei dieser Leistung produziert es so viel Plutonium, wie es verbraucht. Derselbe Reaktor mit einer höheren Leistung produziert mehr Brennstoff als er verbraucht. Sobald der Reaktor von Brest beladen ist, funktioniert er wie ein gewöhnliches Perpetuum Mobile. Es wird nur ein kleiner Vorrat an abgereichertem Uran benötigt. Nun, und Uran-238 wird, wie bereits erwähnt, von der Nuklearindustrie in einer solchen Menge angesammelt das hält ewig.

Großer Topf

- Damit Sie sich einen Reaktor vorstellen können, - fährt Andrei Nikolaev fort. - Dies ist eine Pfanne mit einer Höhe von 17 Metern und einem Durchmesser von 26 Metern. Darin werden Brennelemente abgesenkt. Ein Wärmetauscher - geschmolzenes Blei zirkuliert durch ihn. Alle Geräte von und zu nur russischer Produktion. Es wird ein völlig sicherer Reaktor mit einem Reaktivitätsspielraum von weniger als eins sein. Das heißt, nach den Gesetzen der Physik hat es einfach nicht genug Reaktivität, um zu beschleunigen. Große Unfälle darauf sind nicht möglich. Eine Evakuierung der Bevölkerung wird niemals erforderlich sein. Jeder Fehler wird, wenn er auftritt, nicht über die Grenzen des Unternehmensgebäudes hinausgehen. Selbst Emissionen in die Atmosphäre infolge eines hypothetischen Unfalls werden nicht auftreten.

Im Reaktor Brest-300 wird eine automatische Reinigung des Kühlmittels eingeführt. Das Kühlmittel des neuen Reaktors, dh Blei, muss nie ersetzt werden. Damit entfällt eine weitere problematische Verschwendung traditioneller Atomkraft – LRW.

Probleme werden auf dem Weg gelöst

Die Autoren des Brest-300-Projekts sind NIKIET, benannt nach Dollezhal. Das Geld wird fristgerecht bereitgestellt, der Bau schreitet im geplanten Tempo voran, die Brennstofffabrik wird als erste ihren Betrieb aufnehmen. Der Start des Reaktors ist für 2024 geplant … Dann wird das Kraftstoff-Wiederaufbereitungsmodul abgeschlossen. Parallel zum Bau werden die F&E-Arbeiten fortgesetzt. Infolge dieser Arbeiten werden regelmäßig Änderungen an der Konstruktion vorgenommen, sodass der endgültige Zeitpunkt nicht genannt wird.

Das Brest-Projekt hat Kritiker in akademischen Kreisen. Das ist verständlich, das Projekt gewann den Wettbewerb, an dem mehrere weitere namhafte Institute teilnahmen. Kritiker sagen, die in Brest verwendeten Technologien seien unvollendet. Insbesondere stellen sie die Verwendung von Bleischmelze als Wärmeträger usw. in Frage. Wir werden nicht ins Detail gehen, sie sind zu komplex und mehrdeutig. Andererseits, warum sollten wir unseren Atomwissenschaftlern nicht vertrauen? Alle Projekte, die die UdSSR und nach ihr Russland in der Nuklearindustrie durchführten, waren ihren westlichen und östlichen Gegenstücken einen Schritt voraus. Was also haben wir für einen Grund zu glauben, dass es diesmal anders kommen wird? Mir scheint, man sollte sich einfach für Rosatom und TVEL und gleichzeitig für sich selbst freuen, denn das ist unsere Konzern.