Uma das áreas de desenvolvimento de tecnologia de reatores em que a Rosatom está envolvida são grandes reatores resfriados a sódio. A OKBM Afrikantov está atualmente desenvolvendo o reator BN-1200M, que se tornará o “coração” da Unidade de Energia No. 5 da Usina Nuclear de Beloyarsk e contribuirá para fechar o ciclo do combustível nuclear.
O BN-1200M, como o próprio nome sugere, é um reator de nêutrons rápido modernizado com uma potência elétrica de 1.200 MW. Sua potência térmica é de 2800 MW. O refrigerante utilizado é o sódio. É prevista uma versão de quatro loops com design de dobradiça simétrica. Combustíveis de óxido e nitreto são considerados para uso no núcleo do BN-1200M. O vice-presidente sênior de atividades científicas e técnicas da TVEL JSC (parte da Rosatom), Alexander Ugryumov, considerou o combustível denso SNUP (nitreto de urânio e plutônio) uma opção prioritária.
O BN-1200 está sendo construído com base na experiência adquirida ao longo de muitas décadas de construção e operação de reatores rápidos. O projeto BN-1200M utiliza soluções técnicas comprovadas na operação de unidades de energia equipadas com reatores BN-600 e BN-800. O BN-600 também é usado para verificação de materiais estruturais do reator e combustível nas condições de operação do projeto.
O desenho do BN-1200M leva em conta os novos e mais rigorosos requisitos dos sistemas de segurança e dos meios de gestão de acidentes, tendo sido incorporadas as soluções técnicas mais avançadas. Por exemplo, é um sistema de desligamento passivo baseado em hastes suspensas hidraulicamente, um dispositivo para reter e resfriar o combustível fundido dentro do vaso de pressão do reator em caso de acidente com o derretimento do combustível nuclear.
A localização de equipamentos e sistemas contendo sódio radioativo no tanque do reator também aumenta a segurança. A instalação de trocadores de calor autônomos do sistema de remoção de calor de emergência com organização da circulação natural ao longo dos circuitos reduz a probabilidade de danos graves ao núcleo. O volume de armazenamento do reator no BN-1200 foi aumentado para descarregar os elementos de combustível do reator diretamente no reservatório de combustível usado, eliminando o tambor intermediário de sódio dos conjuntos usados.
A intensidade energética do núcleo do BN-1200 é quase duas vezes menor em comparação com o BN-600 e o BN-800, o que permite aumentar significativamente o seu aproveitamento. A ampliação das varetas de combustível e dos conjuntos de combustível, o uso de combustível misto de urânio-plutônio, bem como novos aços estruturais com maior resistência à radiação proporcionam uma queima mais profunda do combustível e reduzem o consumo do conjunto de combustível. O uso de juntas de expansão de fole para compensar a expansão térmica de tubulações reduzirá seu comprimento. Graças a novas soluções técnicas, o comprimento dos sistemas de sódio foi significativamente reduzido, vazamentos de sódio radioativo e sua interação com o ar foram excluídos..
“As soluções técnicas adotadas, incluindo a utilização de sistemas de segurança passiva e as propriedades de autoproteção inerentes ao refrigerante de sódio, proporcionam um nível de segurança que elimina a necessidade de evacuar a população em caso de acidentes tecnicamente possíveis.”, diz Sergey Shepelev, Designer principal das unidades do reator BN Afrikantov OKBM.
Também foram desenvolvidas soluções que melhoram os parâmetros econômicos da unidade. Devido a mudanças no projeto da bomba de circulação principal do circuito secundário, o sistema de recarga, a transição dos geradores de vapor de seccional-modular para grandes módulos, melhorias no sistema de extração de calor de emergência e no purgador de frio do núcleo do circuito primário, as características de peso total e o custo do equipamento da unidade do reator foram reduzidos. Em seguida, o estudo detalhado e reconsideração das soluções arquitetônicas e construtivas e a otimização do plano diretor permitiram reduzir os trabalhos de construção.
Como resultado, os indicadores de projeto de custos de capital para construção e, consequentemente, os custos de produção de eletricidade diminuíram e a competitividade em comparação com as promissoras unidades de energia nuclear e convencional foi garantida.
“A criação do projeto BN-1200M está alinhada com a estratégia de desenvolvimento de energia nuclear da Rússia, que é a criação de um sistema de energia nuclear de dois componentes baseado em reatores térmicos e rápidos de nova geração para resolver os problemas de estabilidade abastecimento de combustível, melhorar a gestão do combustível nuclear irradiado e dos resíduos radioativos e criar energia livre de carbono”, – comenta Sergey Shepelev.
Devido às características físicas do núcleo do reator rápido, o plutônio de várias composições isotópicas, produzido a partir de combustível reprocessado do reator rápido e água pressurizada, pode ser usado como combustível, com adição de actinídeos menores (para pós-combustão no reator) e, adicionalmente, produzir plutônio para novas porções de combustível e diferentes isótopos populares.
A vida útil da unidade com BN-1200M é de pelo menos 60 anos. Como aponta Sergey Shepelev, há potencial de crescimento de até 80 anos, aumento do fator de capacidade de 0,9 para 0,91, aumento da expectativa de vida útil dos geradores de vapor de 30 para 60 anos, além de estender a campanha de combustível.
Em 2023, devem ser aprovados os parâmetros financeiros do projeto e realizadas audiências públicas. O próximo passo é a aprovação da Glavgosexpertiza (órgão de auditoria geral do governo) e a obtenção de uma licença da Rostekhnadzor (outro órgão de auditoria e licenciamento de empresas russas de energia) para a construção da unidade de energia. Segue-se a fase de desenvolvimento da documentação de projeto e demais documentos, juntamente com mais uma auditoria da Glavgosexpertiza. A meta para 2026 é obter a licença para a construção da instalação. O lançamento do primeiro concreto está previsto para 2027, até 2030 a construção de estruturas de edifícios, a fabricação e o fornecimento de equipamentos para um longo ciclo de fabricação devem ser concluídos. O plano para 2031 é obter licença para operação, lançamentos físicos e de energia.
“Acumulamos uma vasta experiência no campo da tecnologia de reator rápido de sódio. Os reatores operacionais, o BOR-60 de pesquisa e os BN-600 e BN-800 industriais, estão funcionando com sucesso. Acredito que estamos prontos para comercializar a tecnologia de reator rápido de sódio e manter a posição de liderança da Rússia nessa área.”, resumiu Sergey Shepelev.
A TVEL é a empresa de combustível da Rosatom e uma das maiores fornecedoras mundiais de combustível nuclear. A TVEL fornece combustível para todas as usinas nucleares russas, reatores flutuantes e de pesquisa. A empresa fornece combustível para usinas nucleares em 15 países, ou seja, para um em cada seis reatores de energia do mundo.
