Atomipari csoda Szibériában

Olyan atomipari fejlesztés zajlik az orosz atomenergetika atyjának tartott Igor Kurcsatovról elnevezett Belojarszki Atomerőműben, amely az iparág számos kihívására választ ígér.

E technológia segítségével 
   • újrahasznosíthatók a hagyományos, úgynevezett termikus reaktorok fűtőelemei,
   • energia nyerhető a természetes urán energiatermelésre nem használt izotópjából,
   • a már végképp hasznosíthatatlan, nukleáris hulladék az eddiginél sokkal kisebb mennyiségű, 
   • ennek a végső elhelyezésre kerülő hulladék felezési ideje is lerövidül, ami föld alatti tárolók mélysége és kialakítása miatt lényeges.

Ezt a fenntarthatóság felé mutató, biztonságos technológiát a felsoroltak miatt az atomiparban az üzemanyagciklus zárásának nevezik. Egy másik megközelítésben kétkomponensű nukleáris termelésről van szó, mert a projektben érintett, új technológiájú berendezések üzemanyaga jórészt a hagyományos termikus neutronreaktorokból származó, kiégett fűtőelemek felhasználásával készül. Ezeket a reaktorokat lent ismertetendő működésük miatt gyorsneutronosnak nevezik.

Most pedig a részletek

Az erőmű Jekatyerinburgtól 45 kilométerre keletre, a Pisma folyón létrehozott víztározó partján áll, Zarecsnij város mellett. 

Ez az atomerőmű termeli meg Jekatyerinburg (korábbi nevén Szverdlovszk) villamosenergia-igényének 15-16 százalékát, de a mellette épült atomváros Zarecsnijt is ellátja távhővel és meleg vízzel. Az erőmű kulcsszerepet játszik a nukleáris üzemanyagciklus zárásában és a jövő kétkomponensű atomenergetikájának létrehozásában.

Négy blokkjából kettő működik, kettőt már leállítottak, a leszerelésük megkezdődött. (Az 1-es blokk 1964–1981, a 2-es pedig 1967–1989 között termelt. Ezek AMB-100-as és AMB-200-as grafit moderálású, csatorna típusú termikus neutronos blokkok voltak.) Kiégett nukleáris üzemanyagukat a reaktor melletti hűtőmedencékben tárolják, ahonnan 2017 óta továbbszállítják a cseljabinszki régióban lévő nukleáris üzemanyag-újrafeldolgozó üzembe, Majakba.

A 3. blokknak más sorsot szántak

A 3. számú, BN-600 gyorsneutronos, nátrium hűtésű blokk 1980 óta üzemel. 2010-ben a nem cserélhető berendezések (például a reaktortartály) anyagtudományi vizsgálatának eredménye alapján, illetve a többi berendezés átfogó korszerűsítésével és a további biztonsági rendszerek cseréjével az orosz nukleáris hatóság, a Rosztyehnadzor előbb 2020-ig, majd 2025-ig meghosszabbította a blokk működési engedélyét. Már készülnek a 2040-ig szóló üzemidő-hosszabbításra. Felújítása után a BN-600-as blokk megfelel a most épülő új blokkokra kötelező biztonsági követelményeknek, továbbá jelentősen javultak műszaki és gazdasági mutatói teljesítménye növelésének köszönhetően.

Speciális étrenden tartják a 4. blokkot

A BN-800 gyorsneutronos, nátrium hűtésű 4. blokk építése a 80-as évek közepén kezdődött 880 megawatt névleges teljesítménnyel. A munka a 90-es évek gazdasági nehézségei miatt leállt és csak a 2000-es években folytatódott. A reaktort 2016. október 31. óta működtetik kereskedelmi üzemben.

A BN-800-asra fontos szerep vár a zárt nukleáris üzemanyagciklus részegységeinek tesztelésében és abban is, hogy a Roszatom át kíván térni a kétkomponensű nukleáris energetikára, vagyis a hagyományos (termikus) és a gyorsneutronos reaktorok együttes működtetésére. Ennek az áttérésnek a részeként a BN-800-as blokk ma már teljes egészében újdonságnak számító urán–plutónium (MOX) üzemanyaggal működik.

Mi az a gyorsneutronos reaktor?

Egy gyorsneutronos blokk immanens, azaz biztonsága a technológia természetéből fakad. Ez azt jelenti, hogy amennyiben a működési paraméterei (például üzemzavar miatt) eltérnek a normális értékektől, akkor blokk az automatikus biztonsági rendszer, illetve emberi beavatkozás nélkül is leáll a fizikai törvények miatt. Ezenkívül a BN reaktorok az egyik leginkább környezetkímélő reaktortípusok. Gyorsneutronos reaktor Oroszországon kívül sehol a világon nem működik.

Lesz konyhamalac-reaktor is: felfalja a kiégett fűtőelemet

A BN-600 és BN-800 üzemi tapasztalatai alapján épül majd 2026-tól a BN-1200M gyorsneutronos reaktor, amelyet a tervek szerint 2032-ben kapcsolnak a hálózatra – ismertette az újságírókkal Andrej Szmelov, a Belojarszki Atomerőmű új BN-1200M erőművi technológiai csoportjának vezetője. A létesítmény az atomerőművek kiégett fűtőelemeinek újrafelhasználásával jelentősen bővíti az atomenergia fűtőanyagbázisát, bevonja az üzemanyagciklusba a jelenleg nem használt U-238 izotópot, lényegében a természetes urán dúsítása után megmaradt, szegényített uránt, ami a természetes uránérc zömét teszi ki. 

(Ezek a biztonságos és környezetkímélő működésre, valamint a gazdaságosságra vonatkoznak.) Tulajdonképpen eleget tesz e kritériumoknak a BN-800-as (4.) blokk is, bár az hivatalosan 3+ besorolású. „A mintegy 100 tervből kiválasztott gyorseutronos reaktorok fejlesztése nemzetközi részvétel nélkül történik. Ugyanakkor együttműködünk kínai atomipari szakemberekkel, kínai kutatásokban. A terv persze az, hogy meginduljon az orosz gyorsneutronos blokk sorozatgyártása és külföldi telepítése” – válaszolt a Világgazdaságnak.  

Az új blokk a paksi fűtőelemek kiégett üzemanyagát is hasznosítani tudja

A ma működő atomerőművek a természetes uránban található 235-ös tömegszámú uránizotóp dúsításával elállított üzemanyaggal működnek. A természetes uránnak azonban csak 0,72 százaléka az U-235, míg a döntő többsége (99,27 százaléka) U-238-as izotóp. A gyorsneutronos technológia óriási előnye, hogy ezt használja.

E technológia másik fontos jellemzője, hogy a termikus neutronos erőművekben keletkezett (ilyen a paksi is) kiégett nukleáris fűtőelemek leghosszabb felezési idejű izotópjainak, az aktinidáknak a kiégetésével csökkenti a végleges tárolóba kerülő nukleáris hulladék mennyiségét. Az a cél, hogy a BN-1200M a hasonló teljesítményű VVER termikus neutronos reaktorral összehasonlítva versenyképesen működjön. Itt, a Belojarszki Atomerőműben épül meg a BN-1200-as reaktorral működő 5-ös számú blokk.

És még néhány érdekesség a Belojarszki Atomerőműről

• A Belojarszki Atomerőmű a Szovjetunió és Oroszország első olyan erőműve, amelyet kifejezetten kereskedelmi céllal, nagy mennyiségű villamos energia termelésére terveztek. Az 1-es blokkot 1964 áprilisában helyezték üzembe, előtte csak a kísérleti célú, kis teljesítményű energiatermelésre szolgáló Obnyinszki Atomerőmű, illetve a szibériai Szeverszkben, a Tomszki régióban működő kettős célú, a plutónium mellett áramtermelésre is használt erőmű létezett.
• Ez az egyetlen olyan atomerőmű a világon, amely több mint negyven éve gyorsneutronos reaktorral (BN-600) kereskedelmi üzemben termel. Az is unikum, hogy egy telephelyen két gyorsneutronos blokk működik.
• A Belojarszki Atomerőmű 1960. február 11-én, szó szerint néhány nappal az orosz nukleáris ipar alapítójának, Igor Kurcsatovnak a halála után vette fel az orosz atomenergetika atyjának a nevét.
• Vélhetőleg egyedül ebben az orosz atomerőműben adtak nevet az egyik turbinának. Az történt, hogy az Uralszkij Rabocsij (Uráli munkás) című lap olyan aktívan tudósított a BN-600-as blokk építéséről és az üzembe helyezéséről, hogy hálája jeléül az atomerőmű-társaság a három turbina egyikét (a TG-4-est) elnevezte Uralszkij Rabocsijnak.