Նոր տարում մենք գործարկում ենք նոր բաժին՝ «Ռեակտորային տեխնոլոգիաներ»։ Այնտեղ մենք կխոսենք Ռոսատոմի գիտնականների և ինժեներների կողմից մշակվող ռեակտորների նոր և հետաքրքիր տեսակների մասին։ Սկսենք կապար-բիսմութային արագներից: Տեխնոլոգիան հայտնի է վաղուց, առաջին անգամ կապար-բիսմութը կիրառվել է նավակային ռեակտորներում։ Այժմ ռուս գիտնականները տարբեր հզորությունների ցամաքային տարբերակներ են մշակում։
Ջերմակրիչի առանձնահատկությունները
Կապար-բիսմութն ունի շահեկան ջերմաֆիզիկական հատկություններ։ Համաձուլվածքն ունի բավականին ցածր (123℃) հալման ջերմաստիճան (համեմատության համար՝ կապարի պարագայում այն 327°C): Սա նշանակում է, որ ջերմակայուն կառուցվածքային նյութեր ստեղծելու կարիք չկա։ Իսկ եռման կետը, ընդհակառակը, բարձր է (1670 ℃): Հետևաբար, հնարավոր է շատ տաք գոլորշի ստանալ համեմատաբար ցածր ճնշմամբ (առաջին կանտուրում բարձր ճնշումը հատկանիշ է, որը պետք է հաշվի առնել PWR տեսակի ռեակտորներ, ներառյալ ВВЭР, ստեղծելիս): Որքան բարձր է գոլորշու ջերմաստիճանը, այնքան բարձր է էներգակայանքի ՕԳԳ-ն: Բացի այդ, ի տարբերություն նատրիումի, կապար-բիսմութը չի փոխազդում օդի և ջրի հետ, ուստի բացառվում են ջրածնի արտանետումներով պայթյունները և հրդեհները:
Մի քիչ պատմություն
Արագ ռեակտորները նախատեսվում էր օգտագործել պլուտոնիում արտադրելու համար. դեռ խորհրդային ատոմային նախագծի սկզբում միջուկային վառելիքը պլանավորվում էր դարձնել վերականգնվող: Պատճառը պարզ է՝ ԽՍՀՄ-ում ուրանի մեծ հանքավայրեր դեռ չեն հայտնաբերվել, ռազմավարական խնդիր է դրվել երկրին էներգիայով ապահովել։ Կապար-բիսմութը «պարտվել է» նատրիումին՝ արագ ռեակտորում օգտագործվելու առումով. պլուտոնիումը նատրիումի հետ ավելի արագ է արտադրվում: Այնուամենայնիվ, կապար-բիսմութը չի մոռացվել: Ալեքսանդր Լեյպունսկին, ատոմային նախագծի հիմնադիր հայրերից մեկը և արագ նեյտրոնային ռեակտորների ստեղծման ծրագրի գիտական ղեկավարը, առաջարկեց օգտագործել խառնուրդը միջուկային սուզանավերի (ԱԶՆ) ռեակտորներ ստեղծելու համար:
Թեման նոր էր, կապար-բիսմութի հատկանիշների մասին բավարար գիտելիքներ չկար։ Կառուցվեցին տասնյակ ստենդեր, բայց բոլորը շտապում էին, ուստի ստիպված էին գրեթե միաժամանակ ուսումնասիրել, նախագծել և կառուցել ատոմային սուզանավեր։ Գիտելիքի պակասը հանգեցնում էր նրան, որ անհրաժեշտ էր ուսումնասիրել ռեակտորի հատկությունները նույնիսկ շահագործման ընթացքում՝ վերացնում էին անսարքություններ, այնուհետև արտադրության և օգտագործման կանոնակարգեր ճշգրտում: Արդյունքում, կապար-բիսմութ ռեակտորներով վեց միջուկային սուզանավ ծառայել է նավատորմում մինչև 1996 թվականը, բոլոր ռեժիմներում գործողության ընդհանուր ժամանակը կազմել է մոտ 80 ռեակտոր-տարի, հաստատվել են նախագծում նշված առավելություններն ու հիմնական բնութագրերը:
Ելք գետնի վրա. СВБР-100
1990-ականների երկրորդ կեսին 100 ՄՎտ հզորությամբ СВБР ռեակտորի հիման վրա ստեղծվել է ատոմակայանի կոնցեպտուալ նախագիծ՝ 1600 ՄՎտ էլեկտրական հզորությամբ երկու բլոկներով՝ յուրաքանչյուր բլոկում 16 մոդուլ։ Հետո աշխատանքը դադարեց։ 2006 թվականին այն նոր թափ ստացավ՝ սկսվեց փորձնական գործարանի նախագծումը, այնուհետև հայտնվեց Ռոսատոմի և «Իրքուտսքէներգո»-ի համատեղ ձեռնարկությունը՝ «ԱԿՄԷ-Ինժինիրինգ»ը։ Այժմ ընթանում է նախագծի իրականացումը։
СВБР-ի նախատեսված հզորությունը՝ 100-130 ՄՎտ է: Ռեակտորը կարող է աշխատել ինչպես ուրանային, այնպես էլ ուրան-պլուտոնիումային՝ և՛ օքսիդային, և՛ նիտրիդային վառելիքի վրա: СВБР-100-ում հնարավոր է նաև բեռնել վառելիք փոքր ակտինիդներով՝ մինչև մի քանի տոկոս պարունակությամբ: Ռեակտորային կայանքը նախատեսվում է տեղադրել հերմետիկ բոքսում, իսկ բոլոր համակարգերը՝ 1,5 մ պատերի հաստությամբ պատյան-շենքում։
Ռոսատոմը ինքնուրույն մշակում է նաև կապար-բիսմութային ջերմակրիչով երկու ռեակտորներ՝ СВЕТ-M և СВГТ-1:
СВЕТ-М
«СВЕТ-M» (свинцово-висмутовый реактор с естественной циркуляцией теплоносителя – модульный) հապավումը բացվում է որպես «կապար-բիսմութային ռեակտոր՝ ջերմակրիչի բնական շրջանառությամբ․ մոդուլային»: Սա ինտեգրալ տիպի արագ նեյտրոնային միջուկային ռեակտոր է, որում առաջնային միացման համակարգերը տեղադրվում են մեկ պատյանում, և չկան առաջնային կոնտուրի խողովակաշարեր և կցամասեր. դրանք անհրաժեշտ չեն: Դրա հիմնական առանձնահատկությունը բնական շրջանառությունն է։ Սա նշանակում է, որ սխեմայում բացակայում են շրջանառության պոմպեր, և ջերմակրիչը շարժվում է տաք ակտիվ գոտում և պայմանականորեն «սառը» գոլորշու գեներատորում ճնշման տարբերության շնորհիվ: Շղթայի տաք և «սառը» մասերում կապար-բիսմութի ջերմաստիճանի մեծ տարբերության շնորհիվ ստեղծվում է ավելի բարձր ճնշում (համեմատած այլ ջերմակրիչների հետ), ուստի ռեակտորային կայանքի բարձրությունը կարող է կրճատվել՝ դրանով իսկ նվազեցնելով նյութերի ծախսը։
«СВЕТ-М»-ը մշակվում է 1-ից մինչև 50 ՄՎտ էլեկտրական հզորության տիրույթում, 10 ՄՎտ-ի նախագիծը ամենազարգացածն է։ Գոլորշու գերտաքացուցիչի ելքին գոլորշու ջերմաստիճանը 445℃ է: Բարձր ջերմաստիճանի շնորհիվ կայանքն ունի բարձր ՕԳԳ։ «СВЕТ-М»-ը, ինչպես և СВБР-100-ը, կարող է աշխատել ուրանի և ուրան-պլուտոնիումային վառելիքի վրա: СВЕТ-M-ը մշակվում է «Հիդրոպրեսս»-ի կողմից («Ատոմէներգոմաշ»-ի մաս, Ռոսատոմի մեքենաշինական ստորաբաժանում): Այս տարի ինժեներները մշակել են կրճատ էսկիզային նախագիծ:
СВГТ-1
СВГТ-1 (Свинец-висмутовый газотурбинный, 1 мегаватт электрический) ռեակտորը մշակում է Ռուսաստանի Դաշնության պետական գիտական կենտրոնը՝ Ֆիզիկա-էներգետիկական ինստիտուտ (Ռոսատոմի գիտական ստորաբաժանման մաս): Անվանումը թարգմանվում է որպես «Կապար-բիսմութային գազատուրբինային, 1 մեգավատ էլեկտրական»: Ըստ ՄԱԳԱՏԷ-ի դասակարգման՝ այն պատկանում է միկրոռեակտորներին։ Ինչպես Atominfo.ru կայքին տված հարցազրույցում նշել է Ռուսաստանի Դաշնության պետական գիտահետազոտական կենտրոնի արագ ռեակտորների անվտանգության ծրագրային-մեթոդաբանական ապահովման և հաշվարկափորձարարական հիմնավորման լաբորատորիայի ղեկավար Անտոն Վերբիցկին, կայանքը՝ կապար-բիսմութային ռեակտորի և գազատուրբինային կայանի սիմբիոզ է: СВГТ-1-ում նոյւնպես բացակայում են պոմպեր, շրջանառությունը բնական է։ Ներկայում ռեակտորը գտնվում է նախնական ուսումնասիրության փուլում, կազմվել է աշխատանքային պլան այն տեխնիկական նախագծին հասցնելու համար։ Եթե պլանը հաստատվի, երեք տարուց հնարավոր կլինի սկսել տեխնիկական նախագիծը։ Մշակման ընդհանուր ցիկլը, ըստ նախնական գնահատականների, կտևի յոթից տասը տարի:
Բոլոր մշակողները կապար-բիսմութային նախագծերը խոստումնալից են համարում՝ ցածր էներգիայի ատոմակայանների նկատմամբ աճող հետաքրքրության և ջերմակրիչի բնական անվտանգության շնորհիվ:
