През октомври в руския град Обнинск, известен с това, че там е изградена първата атомна електроцентрала в света, се събраха специалисти от десетина държави в Европа и Азия, за да се занимават с проблемите на тежките течнометални топлоносители (ТЖМТ).
Русия отпразнува 60-годишнината от старта в Обнинск на първия в света реактор с топлоносител олово-бисмут и организира голяма международна конференция в чест на това събитие.
Италианци, белгийци, корейци, китайци, руснаци и много други се възползваха от поканата за юбилея като добра възможност да обменят новини и мнения за IV-то поколение ядрени реактори, едни от които са реакторите на ТЖМТ.
На конференцията също присъства и специалният кореспондент на AtomInfo.Bg.
Подводниците са миналото – настоящето е енергията
Раждането на реакторите с ТЖМТ се дължи на военните моряци. Атомните подводници, с реактори с топлоносител олово-бисмут (свинец-висмут – СВТ), построени в Съветския съюз (общо осем), превъзхождат по скоростни качества лодките с реактори на вода.
Руснаците казват, че техните лодки са успявали лесно да се откъсват от американските торпеда, изстреляни срещу тях, и това им качество ги правело неуязвими.
Защо подводници с реактори на СВТ вече не съществуват, е отделна тема, за която някога ще ви разкажа. Но технологията остава и днес в много страни се работи по използването на оловно-бисмут и други тежки метали в ядрената енергетика.
Родена в армията, технологията ТЖМТ се възражда по мирен начин. Това е обичайната история на ядрената енергетика, ако си припомним как се появи технологията на реакторите PWR / ВВЭР .
От предизвикващите практически интерес на топлоносители на тежки метали могат да бъдат отделени на три – олово, олово-бисмут и олово-литий.
Олово-литий е материал за бъдещето. И може би дори, за далечното бъдеще. Той не е необходим за сегашните реактори, работещи на приципа на деленето (ядрени реактори), а за реакторите за ядрен синтез.
Оловото в сплавта Pb-Li е подходящо за използване като топлоносител в термоядрените реактори, а литият ще бъде суровината за производство на тритий, един от горивните елементи в инсталациите за термоядрен синтез.
За разлика от олово-литий, оловото и олово-бисмут могат да влязат в работа в мирната енергетика много по-рано, в състава на ядрените реактори.
В много отношения тези два топлоносителя са подобни един на друг, но между тях има важни различия.
В състава на топлоносителя олово-бисмут (Pb-Bi) има бисмут, от който, под въздействието на неутронния поток, в реактора ще се произвежда радиоактивният изотоп полоний-210.
Неговата опасност за персонала на АЕЦ и населението не може да бъде пренебрегната и ще са необходими специални мерки за отстраняването й. Освен това, бисмутът е скъп материал, а в топлоносителя Pb-Bi той ще бъде повече от половината, 56%. Скъпият топлоносител ще окаже лошо влияние на икономиката на АЕЦ.
Изглежда, че топлоносителят от чисто олово ще бъде идеалният избор, но и той има слабо място. Точката на топене на оловото е 327 oC. За сравнение, на сплавта Pb-Bi точката на топене е само 125 oC.
Това означава, че в оловния реактор ще има достатъчно високи температури и ще възникне въпросът за корозионната устойчивост на стоманата при тези условия в оловния поток. Да, да – именно стомани, а не циркониеви сплави. Реакторите с ТЖМТ ще бъдат на бързи неутрони, а в тях не е необходимо да се използват циркониеви обвивки на топлоотделящите елементи.
Групата от екипи, разработващи проекти за реактори с ТЖМТ , са разделени между олово и олово-бисмут приблизително по равно.
Това се вижда най-добре в Русия, където има проект на реактор с топлоносител олово-бисмут (реактор СВБР-100) и проект на реактор с олово (БРЕСТ-300).
В спора между двата проекта лидер засега е БРЕСТ, като строителството му ще започне през 2019 година, докато по проекта СВБР-100 няма движение. Но всичко може да се промени в бъдеще.
В Европейския съюз също работят и върху топлоносителите олово-бисмут и олово.
В Белгия правителството осигури финансиране на проекта MYRRHA.
Това е интересен и напреднал проект, заслужаващ отделно внимание. Това е комбинация от ускорител и подкритичен реактор с оловно-бисмутов топлоносител.
Ако всичко се получи, кокто конструкторите предвиждат, тогава в такъв реактор (те се наричат ADS, системи, управлявани от ускорител), ще бъде изключена възможността за реактивностна авария (авария от Чернобилски тип). В случай на някакви проблеми, ще бъде достатъчно да се изключи ускорителя или просто да се отклони лъчът от ускорените частици, да се промени пътят им – и реакторът веднага ще бъде надеждно спрян (заглушен) с голяма подкритичност.
Но и оловото си остава в полезрениетото на Европейския съюз.
С проекта за оловен реактор се занимава италианската компания „Ansaldo Nucleare”, а ръководител на проекта е Alessandro Alemberti. За мнозина ще бъде изненада, че този проект се очаква да бъде построен до България, а именно в Румъния.
И, разбира се, Китай. В Китай те са ангажирани незабавно и в трите тежки метала, включително олово-литий. Освен това, няколко фирми се занимават едновременно, всяка от които има свои проекти за реактори. Китай е един от световните лидери в ядрената енергетика и в своя подход към развитието на нови технологии не играе на дребно и не пести средства.
Четвъртото поколение
Любознателният читател може да се запита: „С какво са толкова добри ТЖМТ, щом като дейностите по тях се водят едновременно в много страни?“. Отговорът е прост – ТЖМТ са лишени от вътрешните опасни фактори, които има водата.
В реакторите с ТЖМТ не е необходимо да се създава високо налягане, както се прави в PWR/ВВЭР.
Да, разбира се, и в реакторите за лека вода може да се мине без много високо налягане, както е направено в BWR, но след Фукушима, едноконтурните кипящи реактори BWR за дълго време.са излезли от мода.
В реакторите с ТЖМТ практически няма източник на водород. Няма вода – няма радиолиза, няма паро-циркониева реакция и т.н.
Няма водород – няма заплаха от експлозия, както беше във Фукушима. Щом няма опасност от експлозия – можете да преосмислите и изоставите част от скъпите системи за безопасност и да подобрите икономическите показатели на АЕЦ.
Но сега не става дума за икономика. При реакторите с ТЖМТ е възможно да се изключат тежките аварии, водещи до евакуация на населението и създаването около авариралата АЕЦ на забранена за пребиваване зона, подобно на Чернобил или Фукушима.
Въпреки всичко, при неуспех е възможно да се загуби енергоблокът като енергиен обект и операторът да се лиши от приходите от продажба на електроенергия, но хората около централата ще продължат да живеят както и преди.
А това е ново ниво на безопасност и изпълнение на едно от изискванията за реакторните технологии от IV поколение.
Кой ще бъде първият, коя страна ще бъде първата, която да построи такова чудо? Уви, но не и Европейският съюз.
Най-близо до финала днес е Русия, която има едновременно два проекта за енергийни блокове с реактори на ТЖМТ, готви ги за строителство – и в бъдеще има намерение да предложи тези проекти за износ.
Китай е готов да спори с Русия. Там те възнамеряват да започнат от изследователски реактори с ниска мощност, но са готови да ускорят темпа във всеки един момент. На конференцията в Обнинск, китайците представляваха над половината от гостите извън Русия.
В Европейския съюз нещата засега изглеждат по-лошо.
В белгийския проект MYRRHA акцентът е поставен върху ускорителната част, а не на реакторната, а датите за започване изграждането на реактора непрекъснато се отлагат.
Съдбата на италианския проект е още по-сложна, но за това ще ви разкажа по-късно.
Вместо заключение
Статията ми е почти завършена, и читателят навярно чака от мен призив към политиците, енергетиците и учените в България, които спешно да се заемат с проектите на реактори с ТЖМТ. Но призив няма да последва. По-точно – именно такъв призив няма да направя.
Вместо това ще помоля читателите да се замислят.
Имаме АЕЦ „Козлодуй“. Надяваме се, че ще имаме и АЕЦ „Белене“. Това са реактори ВВЭР. Ние умеем да работим с тях, придобихме опит не само в тяхната експлоатация, но и при извеждането им от експлоатация.
Понякога сме недоволни, но, казано с ръка на сърцето, това оправдава нашите и европейските очаквания.
Но векът на леководните реактори PWR/ВВЭР не е безкраен. Все някога те ще бъдат заменени от реактори от четвъртото поколение. Не искам да предсказвам кога ще се случи това и какви точно ще бъдат тези реактори.
Може би ще бъдат реактори с ТЖМТ. Или може би реактори на разтопени соли. Или високотемпературни реактори с топлоносител хелий. Или бързи натриеви реактори, или някои други проекти, идеи за които днес се раждат само в главите на специалистите. Но те ще дойдат.
На картата на света България е малка страна. Но на картата на ядрения свят ние заемаме достойно място. Имаме шест енергоблока, два от които работят стабилно и сега, а други два могат да се появят в бъдеще.
Ние умеем да експлоатираме енергоблокове с реактори от трето поколение и сега се учим как да ги извеждаме от експлоатация.
Ние знаем как да се справяме с горивото, да управляваме РАО и искам – да продължим и в бъдеще в ядерената енергетика от IV поколение.
Но за да не изпаднем от кораба на прогреса, днес е необходимо да се подготвим за нашата роля в ядрената енергетика на бъдещето.
Ето това е, над което предлагам да се замислите, уважаеми читатели на сайта AtomInfo.Bg.
