Este ano, a Usina Nuclear de Beloyarsk comemora 45 anos desde o início da operação da Unidade de Energia nº 3 com o reator rápido de sódio BN-600. Sua importância para o setor é inestimável: foi usado para testar soluções de engenharia que hoje fazem da Rosatom líder no segmento de reatores com refrigerante metálico líquido. O BN-600 é usado para testar os mais recentes tipos de combustível para reatores inovadores. E continua a demonstrar sua viabilidade: no final de março, o órgão regulador russo, Rostekhnadzor, emitiu uma licença estendendo a operação da Unidade no 3 por mais 15 anos, até 2040.
O BN-600 não é o primeiro reator refrigerado a sódio lançado por cientistas nucleares russos. Antes disso, houve o reator de pesquisa BR-5 (com capacidade de 5 MW), ampliado para BR-10 (10 MW), depois o reator de pesquisa BOR-60 (com capacidade de 60 MW, ainda em operação) e o reator de energia BN-350 (conectado à rede pela primeira vez em novembro de 1972 e desativado em 1999). No entanto, o BN-600 tornou-se uma ponte entre os desenvolvimentos soviéticos e um novo estágio na evolução dos reatores de metal líquido, confirmando a viabilidade comercial dessa tecnologia na energia nuclear civil.
O desenvolvimento do BN-600 começou após um relatório de um dos fundadores do setor nuclear russo, Alexander Leipunsky, em uma conferência em novembro de 1962. Na ocasião, ele propôs aumentar a temperatura do líquido de arrefecimento e a potência térmica do reator em uma vez e meia, de 1 mil para 1,5 mil MW, a fim de fornecer uma potência elétrica de 600 MW. A ideia foi aprovada e a unidade de energia com o BN-600 foi incluída na estratégia de desenvolvimento da energia nuclear na URSS até 1980.
Os desenvolvedores usaram um layout de tanque integral, localizando as bombas e os trocadores de calor intermediários dentro do vaso do reator. Aços de nova geração foram utilizados nos geradores de vapor. O vaso do reator de 12,5 m de altura foi instalado com um revestimento de segurança em um poço de concreto de 15 m de diâmetro.
O núcleo do reator é cercado por uma zona de regeneração lateral composta por conjuntos de dióxido de urânio empobrecido. Atrás dele há uma área de armazenamento interno para 126 células extraídas do núcleo. Lá, eles são resfriados antes de serem removidos do reator.
O circuito térmico é composto por 3 circuitos. No primeiro e segundo circuitos, o refrigerante é sódio, e no terceiro, água. Devido ao sódio, o projeto utiliza bombas eletromagnéticas, filtros de purificação de sódio, sistemas de aquecimento elétrico de equipamentos e tubulações, diagnóstico de vazamentos de água em sódio, localização de produtos de interação de sódio com água em caso de vazamentos entre circuitos do gerador de vapor, extinção de incêndio por sódio, lavagem de equipamentos e conjuntos de combustível de sódio, etc.
A construção da unidade BN-600 começou em 1968. Em abril de 1980, a nova unidade forneceu sua primeira eletricidade à rede. Em dezembro de 1981, após eliminar os “problemas iniciais”, ou seja, as deficiências que acompanham novos projetos complexos de usinas nucleares (vazamentos de elementos de combustível, vazamentos de solda, problemas com bombas e conexões, etc.), o reator foi levado a 100% da capacidade.
Durante sua operação, os equipamentos da unidade e o combustível do BN-600 foram modernizados diversas vezes. Assim, na segunda metade da década de 1980, o núcleo começou a ser montado a partir de conjuntos não com duas, como antes, mas com três opções de enriquecimento. Em 1991-1993, materiais estruturais mais resistentes à radiação começaram a ser usados nas montagens. Essas medidas permitiram aumentar a queima de átomos pesados de 7% para 11,3%. Atualmente, o esgotamento, em parte graças a melhorias mais recentes, é de 11,8%.
O BN-600 usava combustível de óxido. O reator também testa muitos tipos de conjuntos de combustível experimentais: principalmente com combustível MOX (ou seja, urânio-plutônio misto) na forma de pelotas e barras compactadas por vibração. Esses testes contribuíram para a seleção e justificativa de segurança do combustível MOX para o BN-800, o único reator rápido do mundo operando inteiramente com esse combustível. O BN-800 também é usado para testar conjuntos com combustível SNUP, que será usado no reator BREST-OD-300 com refrigerante de chumbo como parte do projeto Breakthrough, cujo objetivo é fechar o ciclo do combustível nuclear.
Em abril de 2010, a vida útil do projeto da Unidade no 3 chegou ao fim. No entanto, como foi decidido continuar a operação, o trabalho foi realizado com antecedência para estendê-la: os módulos do gerador de vapor e as conexões vapor-água foram substituídos, uma das bombas de circulação e a turbina a vapor foram reparadas, alguns sistemas tecnológicos foram modernizados, entre outros. O órgão regulador emitiu uma licença para estender a vida útil da unidade em 10 anos, até 31 de março de 2020. Então, em 1º de abril de 2020, a Usina Nuclear de Beloyarsk recebeu uma licença estendendo sua operação por mais 5 anos.
Em 31 de março, no ano do 80º aniversário do setor nuclear, o BN-800 recebeu uma licença do Rostekhnadzor para mais 15 anos de operação. A confiabilidade da unidade é confirmada por uma verificação abrangente do órgão regulador.
A Unidade de Energia nº 3 da Usina Nuclear de Beloyarsk é um elo fundamental para o futuro da energia nuclear. Foi aí que os primeiros conjuntos baseados em combustível nuclear irradiado – combustível MOX – foram testados industrialmente, e agora novos conjuntos estão no núcleo para confirmar a alta qualidade do combustível e dos materiais para as futuras unidades de energia de quarta geração BN-1200M e BREST. “Ainda mais importante é o conhecimento inestimável de nossa equipe, obtido como resultado da operação confiável de reatores de nêutrons rápidos”, observou o diretor da Usina Nuclear de Beloyarsk, Ivan Sidorov.
