Una de las áreas de desarrollo de tecnología de reactores en las que participa Rosatom es la de grandes reactores refrigerados por sodio. OKBM Afrikantov está desarrollando actualmente el reactor BN-1200M, que se convertirá en el «corazón» de la Unidad 5 de potencia de la central nuclear de Beloyarskaya, y contribuirá a cerrar el ciclo del combustible nuclear.

BN-1200M, como su nombre indica, es un reactor de neutrones rápidos modernizado con una potencia eléctrica de 1200 MW. Su potencia térmica es de 2800 MW. El refrigerante utilizado es sodio. Se prevé un diseño de cuatro bucles con bisagra simétrica. Se considera el uso de combustibles de óxido y nitruro en el núcleo BN-1200M. El Vicepresidente Primero de Actividades Científicas y Técnicas de TVEL JSC (parte de Rosatom), Alexander Ugryumov, calificó el combustible denso SNUP (nitruro de uranio y plutonio) como una opción prioritaria.

El BN-1200 se está construyendo sobre la base de la experiencia adquirida durante muchas décadas de construcción y operación de reactores rápidos. El proyecto BN-1200M utiliza soluciones técnicas que han demostrado su eficacia en la operación de las unidades de potencia equipadas con reactores BN-600 y BN-800. BN-600 también se utiliza para la verificación de reactores de materiales estructurales y combustible en condiciones de operación de diseño.

En el diseño del BN-1200M se tomaron en cuenta los nuevos y más estrictos requisitos de los sistemas de seguridad y los medios para gestionar accidentes y se incorporaron las soluciones técnicas más avanzadas. Se trata, por ejemplo, de un sistema de parada pasiva basado en barras suspendidas hidráulicamente, un dispositivo de retención y refrigeración del combustible fundido en el interior de la vasija de presión del reactor en caso de una fusión del combustible nuclear.

La ubicación de equipos y sistemas que contienen sodio radiactivo en el tanque del reactor también aumenta la seguridad. La instalación de intercambiadores de calor autónomos del sistema de extracción de calor de emergencia con organización de la circulación natural a lo largo de los circuitos reduce la probabilidad de daños graves en el núcleo. El volumen de almacenamiento en el reactor en el BN-1200 se ha incrementado para descargar elementos combustibles del reactor directamente a la piscina de combustible gastado, eliminando el tambor intermedio de sodio de los conjuntos gastados.

La intensidad energética del núcleo de BN-1200 es casi el doble más baja en comparación con BN-600 y BN-800, lo que permite aumentar significativamente la microcorrida (microcampaña). La ampliación de las barras de combustible y los elementos combustibles, el uso de combustible mixto de uranio y plutonio, así como los nuevos aceros estructurales con mayor resistencia a la radiación, proporcionan un quemado más profundo del combustible y reducen el consumo de elementos combustibles. El uso de juntas de expansión de fuelle para compensar la expansión térmica de las tuberías reducirá su longitud. Gracias a las nuevas soluciones técnicas, la longitud de los sistemas de sodio se ha reducido significativamente, se han excluido las fugas de sodio radiactivo y su interacción con el aire.

“Las soluciones técnicas adoptadas, incluido el uso de sistemas de seguridad pasiva y las propiedades de autoprotección inherentes al refrigerante de sodio, proporcionan un nivel de seguridad que elimina la necesidad de evacuar a la población en caso de accidentes técnicamente posibles”, dice Sergey Shepelev, Diseñador Jefe de las unidades del reactor BN Afrikantov OKBM.

También se desarrollaron soluciones que mejoran los parámetros económicos de la unidad. Debido a los cambios en el diseño de la bomba de circulación principal del circuito secundario, el sistema de recarga, la transición de generadores de vapor de seccionales-modulares a modulares más grandes, mejoras en el sistema de extracción de calor de emergencia y la trampa en frío del circuito primario del núcleo, se han reducido las características de peso total y costo del equipo de la unidad del reactor. Luego, el detallado estudio y replanteo de las soluciones arquitectónicas y de construcción y la optimización del plan director, permitieron reducir los trabajos de construcción.

Como resultado, los indicadores de diseño de los costos de capital para la construcción y, en consecuencia, los costos de la producción de electricidad han disminuido y se ha asegurado la competitividad en comparación con las prometedoras unidades de potencia nuclear y convencional.

“La creación del proyecto BN-1200M está en consonancia con la estrategia de desarrollo de energía nuclear de Rusia, que es la creación de un sistema de energía nuclear de dos componentes basado en reactores térmicos y rápidos de nueva generación para resolver los problemas de suministro estable de combustible, mejorar la gestión de combustible nuclear gastado y desechos radiactivos y crear una industria energética libre de carbono”, comenta Sergey Shepelev.

Debido a las características físicas del núcleo del reactor rápido, se puede utilizar como combustible plutonio de varias composiciones isotópicas, producido a partir de combustible reprocesado de reactores rápidos y de agua a presión, y añadir actínidos menores (para su postcombustión en el reactor), y, además, producir plutonio para nuevas porciones de combustible y diferentes isótopos populares.

La vida útil de la unidad con BN-1200M es de al menos 60 años. Como señala Sergey Shepelev, existe un potencial de crecimiento de hasta 80 años, un aumento en el factor de capacidad de 0,9 a 0,91, incrementando la vida útil prevista de los generadores de vapor de 30 a 60 años, así como para extender la campaña de combustible.

En 2023, deberán aprobarse los parámetros financieros del proyecto y celebrarse audiencias públicas. El siguiente paso es la aprobación de Glavgosexpertiza (organismo auditor general del gobierno) y la obtención de una licencia de parte de Rostekhnadzor (otro organismo de licencias y auditoría de empresas de energía de Rusia) para la construcción de la unidad de potencia. A continuación viene la etapa del desarrollo de la documentación de diseño y otros documentos, junto con otra auditoría de Glavgosexpertiza. El objetivo para 2026 es obtener la licencia para la construcción de la instalación. El vertido del primer hormigón está previsto para 2027, y para 2030 se deben completar todos los trabajos de construcción de las estructuras de los edificios, y la fabricación y el suministro de los equipos que tienen un largo ciclo de fabricación. El plan para 2031 es obtener la licencia de operación, lanzamiento físico y puesta en marcha.

“Hemos acumulado una vasta experiencia en el campo de la tecnología de reactores rápidos de sodio. Los reactores operativos, el BOR-60 de investigación y los BN-600 y BN-800 industriales, están funcionando con éxito. Creo que estamos listos para comercializar la tecnología de reactores rápidos de sodio y mantener la posición de liderazgo de Rusia en esta área”, resumió Sergey Shepelev.

TVEL es la compañía de combustible de Rosatom y uno de los mayores proveedores de combustible nuclear del mundo. TVEL suministra combustible para todas las centrales nucleares rusas, reactores flotantes y de investigación. La empresa proporciona combustible a centrales nucleares en 15 países, es  decir, a uno de cada seis reactores de potencia en el mundo.