المفاعلات الكبيرة المبردة بالصوديوم هي نوع آخر من تقنيات المفاعلات التي تركز عليها روساتوم. تقوم شركة الهندسة النووية OKBM Afrikantov حاليًا بتطوير مفاعل مبرد بالصوديوم BN-1200M للتركيب في وحدة الطاقة Beloyarsk رقم 5 ، مما سيساعد في إغلاق دورة الوقود النووي.
BN-1200M هو مفاعل نيوتروني سريع حديث من سلسلة BN. يتم تبريده بالصوديوم، ويمكنه إنتاج 1200 ميغاواط من الكهرباء وناتج حراري 2800 ميغاواط. إنه ذو تصميم رباعي الحلقات بترتيب متماثل من الحلقات. يتم النظر في استخدام وقود الأكسيد والنتريد في BN-1200M. وفقًا لألكسندر أوغريوموف، نائب الرئيس الأول للبحث والتطوير في JSC TVEL (جزء من روساتوم) ، فإن الوقود الكثيف MUPN (نيتريد اليورانيوم والبلوتونيوم المختلط) يمثل أولوية حاليا.
يستخدم المفاعل BN-1200M سنوات الخبرة العديدة لروساتوم في تطوير وتشغيل مفاعلات التوليد السريع. يستخدم تصميم BN-1200M الحلول التي تم اختبارها بمرور الوقت لمفاعلين BN-600 و BN-800. يستخدم BN-600 أيضًا لتبرير استخدام المواد الإنشائية والوقود في ظل ظروف تشغيل التصميم.
يفي BN-1200M بأحدث المتطلبات وأكثرها صرامة لأنظمة السلامة وإدارة الحوادث التي تتجاوز أساس التصميم، بما في ذلك الحلول التقنية الأكثر تقدمًا. وتشمل هذه، على سبيل المثال، قضيب امتصاص معلق هيدروليكيًا لنظام إيقاف التشغيل السلبي وجهاز مصمم لاحتواء وتبريد الوقود المنصهر داخل وعاء المفاعل في حالة وقوع حادث انصهار المنطقة النشطة.
تم تحسين سلامة المفاعل أيضًا عن طريق وضع الأنظمة والمعدات المحتوية على الصوديوم المشع داخل خزان المفاعل. تساعد المبادلات الحرارية المستقلة لنظام سحب الحرارة في حالات الطوارئ، والمثبتة أيضًا داخل الخزا ، جنبًا إلى جنب مع الدوران الطبيعي لسائل التبريد على طول الدوائر، على تقليل احتمالية حدوث أضرار جسيمة في المنطقة النشطة. تمت زيادة سعة التخزين داخل الوعاء BN-1200 لتفريغ تجميعات الوقود من المفاعل مباشرة إلى حوض الوقود المستهلك ، مما يلغي الحاجة إلى أسطوانة الصوديوم.
بالمقارنة مع BN-600 و BN-800، فإن القوة المحددة لنواة BN-1200 أقل مرتين تقريبًا، مما يزيد بشكل كبير من فترة إعادة التزود بالوقود. يضمن استخدام قضبان الوقود وتجميعات الوقود الأكبر حجمًا ووقود اليورانيوم والبلوتونيوم المختلط ، والفولاذ الهيكلي الجديد مع زيادة مقاومة الإشعاع، احتراقًا أعمق واستهلاكًا أقل لمجموعات الوقود. أدى استخدام المعوض للتعويض عن التمدد الحراري للأنابيب إلى تقليل طولها. مع إدخال هذه الحلول التقنية الجديدة، تم تقليل طول أنظمة الصوديوم بشكل كبير. يتم التخلص من تسرب الصوديوم المشع والتلامس مع الهواء.
وقال سيرغي شيبليف، كبير المصممين لمفاعلات BN في OKBM Afrikantov: “الحلول التقنية المعتمدة، مثل أنظمة الأمان السلبية واستخدام خصائص الحماية الذاتية المتأصلة في مبرد الصوديوم، تجعل المفاعل آمنًا حيث لن تكون هناك حاجة لإجلاء الأشخاص في حالة وقوع أي حوادث محتملة تقنيًا“.
يحتوي تصميم المفاعل أيضًا على حلول تجعل المفاعل BN-1200M أكثر اقتصادا. تم تقليل الوزن والتكلفة الأولية للأنظمة والمكونات من خلال تعديل الدائرة الثانوية ونظام تحميل الوقود، واستبدال الوحدات المقطعية بأخرى كبيرة في مولدات البخار، وتحسين نظام سحب الحرارة في حالات الطوارئ ومصيدة تكثيف الدائرة الأولية. إن التحسين العميق لتخطيط مصنع المفاعل وحلول البناء العقلانية وخطة رئيسية محسّنة ستقلل من حجم أعمال البناء.
نتيجة لذلك، ستنخفض التكاليف المقدرة للبناء، وبالتالي توليد الطاقة، مما يجعل المفاعل قادرًا على المنافسة مع وحدات الطاقة الأخرى قيد التطوير أو قيد التشغيل.
وعلق سيرغي شيبليف قائلا “يتماشى مشروع BN-1200M مع استراتيجية تطوير الطاقة النووية الروسية، والتي تتضمن إنشاء نظام طاقة نووية مكون من عنصرين يعتمد على الجيل الجديد من المفاعلات الحرارية السريعة. سيضمن ذلك إمدادا مستمرا بالوقود، وتحسين إدارة الوقود المستهلك والنفايات المشعة، وتسهيل الانتقال إلى نظام خال من الكربون“.
نظرًا لخصائصه الفيزيائية، يمكن لمفاعل نيوتروني سريع أن يعمل على نظائر مختلفة من البلوتونيوم المستعاد من الوقود المستهلك من كل من المفاعلات السريعة والحرارية. ويمكنه أيضًا “حرق” الأكتينيدات الصغيرة لإنتاج البلوتونيوم كوقود وإنتاج النظائر المرغوبة.
العمر التشغيلي لمصنع المفاعل BN-1200M لا يقل عن 60 عامًا. ووفقا لسيرغي شيبليف، هناك إمكانية لزيادة عمر الخدمة حتى 80 عامًا، وزيادة عامل الاستخدام من 0.9 إلى 0.91، وزيادة عمر خدمة مولدات البخار من 30 إلى 60 عامًا، وزيادة فترة التزود بالوقود.
ومن المتوقع أن تتم الموافقة على المؤشرات المالية للمشروع في عام 2023، وبعد ذلك ستُعقد جلسات استماع عامة. ستكون الخطوة التالية هي الحصول على موافقة مجلس الخبراء الوطني التابع لوزارة الإسكان والبناء الروسية Glavgosexpertiza والحصول على ترخيص للموقع الخدمة الفيدرالية للإشراف البيئي والتكنولوجي والنووي. بعد ذلك، سيتم تطوير وثائق المشروع ، والتي ستراجعها أيضًا Glavgosexpertiza. الهدف لعام 2026 هو الحصول على رخصة بناء. من المقرر صب الخرسانة الأولى في عام 2027، وبحلول عام 2030 لاستكمال البناء وتوريد المعدات مع مهلة طويلة. تتمثل خطة عام 2031 في الحصول على ترخيص للتشغيل، وإيصال المفاعل إلى الدرجة المطلوبة ثم تشغيله.
واختتم سيرغي شيبليف قائلا “لقد تراكمت لدينا الكثير من الخبرة في مجال تكنولوجيا الصوديوم السريعة. المرافق الحالية – مفاعل الأبحاث BOR-60 ومفاعلات الطاقة الصناعية BN-600 و BN-800 – تعمل بكفاءة واعتقد أننا مستعدون لتسويق تكنولوجيا الصوديوم السريعة تجاريًا والحفاظ على مكانة روسيا الرائدة في هذا المجال“.
TVEL هو قسم الوقود في روساتوم وواحد من أكبر موردي الوقود النووي في العالم. TVEL هي المورد الأكبر للوقود النووي لجميع مفاعلات الطاقة والبحرية والبحث في روسيا. تقوم الشركة بتزويد محطات الطاقة النووية في 15 دولة بالوقود أو أو واحد من كل ستة مفاعلات للطاقة في العالم.
