A „Jelena-AM” egy kísérleti nukleáris termoelektromos hőellátó állomás, amelyet a Kurcsatov Intézet fejleszt a Roszatom megbízásából. Az intézet tudósai és mérnökei 2024 végéig elkészítik a reaktorállomás és a fő technológiai berendezések tervét.

„Jelena” a Csendes-óceánban

A Szovjetunióban már az 1960-as években tervezték egy olyan autonóm atomerőmű létrehozását, amely akár 10 évig is képes karbantartás nélkül működni. A tervdokumentáció 1975-ben készült el, és 1982-ben üzembe helyezték a Gamma erőművet. A hőenergia forrásaként önszabályozó reaktort használtak, a hőelvezetéshez természetes keringést alkalmaztak mind az első, mind a második körben. A hőenergiát termoelektromos technológiával alakítják át elektromos energiává.

A termoelektromos generátor sajátossága, hogy a hőt közvetlenül a hőmérsékletkülönbséget kihasználva alakítja át villamos energiává: az egyik vezetőre hőt juttatva potenciálkülönbség alakul ki. A termoelektromos modulok a Filda-cső (cső a csőben) elvét hasznosították. A félvezető akkumulátorok alacsony hőmérsékletű háromrétegű ötvözetekből készültek. Az erőmű hőteljesítménye 220 kW, elektromos teljesítménye 6,6 kW volt. Az egész üzemet egy vízmedencében helyezték el, amely biztosította a hőelvezetést és a biztonságot. Mind a természetes keringés, mind a termoelektromos átalakítás forradalmi ötlet és műszaki megoldás volt abban az időben.

1989-ben a Szovjetunió Tudományos Akadémiájának Távol-keleti Részlege javaslatot tett egy hőerőmű-prototípus létrehozására, amely termoelektromos technológiával alakítaná át a villamos energiát, és a Csendes-óceáni Óceánkutató Intézet kis tudományos telepének hő- és áramellátását biztosítaná a Popov-sziget Jelena-öblének közelében. Az öböl után az erőművet is Jelenának nevezték el. Az 1990-es évek elejére elkészültek a vázlatos és műszaki tervek. Az erőmű elektromos teljesítménye 100 kW, hőteljesítménye 3 MW lett volna. Az erőműben a Gamma fő konstrukciós és technológiai megoldásait alkalmazták. A finanszírozás hiánya és az ország gazdasági helyzetének későbbi romlása miatt azonban a projektet nem valósították meg a gyakorlatban.

A Jelena újjászületése

Az új erőmű, amelyet a Kurcsatov Intézet a Roszatom megbízásából tervez, a Jelena-AM nevet kapta, ami annyit jelent, hogy „automatizált és modernizált”. Feladata a távoli és nehezen megközelíthető régiók hőellátásának biztosítása, ahol nincs központi áramellátás, és a hagyományos fosszilis tüzelőanyagot messziről és költségesen kellene a helyszínre szállítani.

A Jelena-AM bejelentett hőteljesítménye 7 MW, a hőhordozó (víz) természetes keringése mindkét körben biztosított. A kifejlesztett berendezés élettartamának 40 évnek kell lennie. A 120 cm magas magot 241 darab, legfeljebb 19,5 százalékos üzemanyag-dúsítású fűtőelemmel töltik meg. A víz-víz típusú reaktornak önszabályozást kell biztosítania az elektromos és termikus terhelések teljes tartományában a reaktivitás (minél magasabb a hőmérséklet, annál alacsonyabb a reaktivitás) és a hőelnyelő negatív hőmérsékleti hatása miatt.

A termoelektromos generátor elektromos teljesítménye nem kevesebb, mint 200 kW. Az egységnek minden nap villamos terheléskövető üzemmódban kell működnie a névleges értékek 20% és 100% közötti tartományában. A termelt villamos energia várhatóan elegendő lesz az erőmű saját szükségleteinek kielégítésére és a közelben található fogyasztók ellátására.

A leendő erőmű másik fontos jellemzője, hogy karbantartásmentes. A Jelena-AM-et automatizált folyamatirányító rendszerrel, valamint segéd- és támogató rendszerekkel szerelik fel.

A tervek szerint egy vízzel töltött fém tartály szolgál majd alapszerkezetként a fő berendezések elhelyezésére. Ez az ionizáló sugárzással szembeni biológiai védelem funkcióját is betölti majd. A kis teljesítmény miatt az erőmű alacsony tárolt hővel rendelkezik: az üzemanyag és a víz hőmérséklete közötti különbség nem haladja meg az 50 ℃-ot. A szivattyúk és szerelvények hiánya miatt a konstrukció megbízhatósága megnő – egyszerűen nincs semmi, ami elromolhatna. Az állomásnak az MSK-64 skálán 8-as intenzitású földrengés alatt és után is kell működnie, 9-es erősségű rengés esetén pedig garantálnia kell a reaktorüzem és a fő technológiai berendezések biztonságát. A Jelena-AM-nek ki kell állnia egy 20 tonnás repülőgép 215 m/s sebességű zuhanását is. Számításokat végeznek a tervezésben szereplő balesetnél súlyosabb események bekövetkeztére is, például legfeljebb 200 tonnás repülőgép lezuhanása legfeljebb 100 m/s sebességgel.

Az üzemnek évente 350 napot kell működnie, majd két hétre le kell állnia diagnosztika és karbantartás céljából. A tervek szerint minden megelőző karbantartási és javítási munkát évente két hétig egy erre szakosodott látogatócsoport végez el.

A Jelena-AM egyelőre a kutatás-fejlesztés szakaszában van. Az állomás paraméterei a projekt előrehaladtával kerülnek meghatározásra.