Este ano, duas unidades de reatores rápidos da Usina Nuclear de Beloyarsk comemoram aniversários. A Unidade 3, com seu reator BN-600, foi conectada à rede em 1980. A Unidade 4, com seu reator BN-800, foi conectada à rede em 2015. Essas unidades não apenas operam com sucesso, como também contribuem para a criação de um ciclo fechado de combustível nuclear e para a implementação de sistemas de Geração IV, que preveem o reprocessamento de conjuntos de combustível irradiado, a fabricação de novos lotes de combustível a partir deles, a utilização máxima do potencial energético do urânio extraído e a minimização de resíduos.
O BN-600 e o BN-800 são os maiores reatores de nêutrons rápidos do mundo. Ambas as unidades utilizam refrigerante de sódio. Estão entre os melhores do mundo em termos de confiabilidade e segurança.
O reator BN-600 não apenas gera eletricidade com segurança, mas também testa novos materiais e combustível nuclear para novos reatores.
O conjunto de irradiação OS-4, com elementos combustíveis baseados em combustível misto de nitreto de urânio e plutônio (MNUP), está sendo preparado para testes. Espera-se que a irradiação deste conjunto experimental aumente a queima de combustível.
Três conjuntos experimentais de combustível KETVS-MAK com elementos combustíveis do tamanho BN-1200 baseados em combustível MOX com camada axial também aguardam testes. Uma característica distintiva do projeto desses elementos combustíveis é a inclusão de um fragmento contendo o chamado material reprodutor na coluna de combustível. Juntos, os fragmentos formam uma camada horizontal dentro do reator, dividindo o núcleo em duas partes. Essa solução reduzirá significativamente os danos causados pela radiação ao revestimento de combustível, mantendo a queima de combustível necessária. Essa solução foi validada teoricamente em vários países, mas pode ser aplicada pela primeira vez na prática no reator rápido russo BN-1200M, de 1200 MW, a ser construído na Usina Nuclear de Beloyarsk.
A Unidade 3, que abriga o BN-600, está atualmente passando por manutenção e modernização programadas. “Recarregaremos 107 conjuntos de combustível no núcleo do BN-600. Entre os conjuntos que serão substituídos, três estão com combustível SNUF. Esses conjuntos de combustível estiveram em operação por até um ano. Estudos adicionais ajudarão a obter informações sobre o comportamento e as condições desse novo tipo de combustível nas unidades de energia avançadas de quarta geração — o BN-1200M e o BREST”, observa Ilya Filin, Engenheiro-Chefe Interino da Usina Nuclear de Beloyarsk.
Além do reabastecimento, outra tarefa importante será a substituição de oito módulos evaporativos do gerador de vapor nº 4. Esta é a etapa final do trabalho para estender a vida útil da unidade de energia nº 3 até 2040, de acordo com os requisitos da Rostekhnadzor. A unidade também passará por uma grande reforma da bomba de circulação principal do reator e de 24 válvulas do circuito de sódio. Os dispositivos de proteção e automação de relés no circuito de distribuição de energia do turbogerador nº 5, que são eletromecânicos, serão substituídos por unidades semelhantes baseadas em microprocessadores. Os reparos estão previstos para serem concluídos no outono de 2025.
A Unidade 4 é de particular importância para o desenvolvimento não apenas da indústria nuclear russa, mas também global: seu reator de nêutrons rápidos é atualmente o único no mundo operando inteiramente com combustível misto de urânio e óxido de plutônio (MOX). A unidade, assim como sua equivalente equipada com o BN-600, está atualmente em manutenção programada, durante a qual os trabalhadores da usina recarregarão 181 conjuntos no núcleo do reator.
Além disso, unidades de bombeamento, tubulações e válvulas adicionais serão instaladas nos sistemas de resfriamento do estator e do rotor do turbogerador. Após a instalação, cada sistema terá duas bombas de reserva, aumentando a segurança operacional da unidade. Os trabalhadores também substituirão o trocador de calor intermediário e o motor da bomba de circulação principal, além de realizar inspeções operacionais do metal.
O BN-800 também está sendo usado para validar novos tipos de combustível. Em julho passado, três conjuntos de combustível contendo actinídeos menores foram carregados nele. Amerício-241 e neptúnio-237 estão entre os isótopos de vida mais longa e mais radiotóxicos encontrados em combustível nuclear irradiado. A operação e as condições dos conjuntos no núcleo do BN-800 devem confirmar experimentalmente a viabilidade da eliminação de actinídeos menores em escala industrial. “Essa vantagem dos reatores de nêutrons rápidos nos permite reduzir o volume de resíduos radioativos”, observa Ivan Sidorov, Diretor da Usina Nuclear de Beloyarsk.
A próxima etapa na vida da Usina Nuclear de Beloyarsk é a construção de uma nova quinta unidade geradora com um reator BN-1200M. Esta será a primeira unidade de produção, parte do sistema energético de quarta geração. Duas opções principais estão sendo desenvolvidas para o BN-1200M, utilizando diferentes tipos de combustível nuclear de urânio-plutônio: um combustível de óxido, semelhante ao usado no BN-800, e um combustível de nitreto, que está previsto para uso no reator BREST-OD-300. Ele está sendo construído em Seversk, na região de Tomsk.
Em julho deste ano, o Diretor Geral da Rosatom, Alexey Likhachev, deu início aos preparativos para a construção da unidade. “Com o início das obras da Unidade 5, a Usina Nuclear de Beloyarsk consolida sua posição de liderança no desenvolvimento de tecnologia de reatores rápidos. Esta área é parte integrante do nosso projeto de ponta para criar um sistema de energia nuclear de dois componentes. Avançar na área de reatores rápidos nos permitirá fortalecer a liderança global da tecnologia nuclear russa”, afirmou Alexey Likhachev na ocasião. A primeira concretagem da fundação do edifício principal da Unidade 5 está prevista para 2027.
A operação de unidades resfriadas a sódio é de grande interesse para cientistas nucleares de outros países. Um exemplo recente: em julho deste ano, uma delegação da China visitou a Usina Nuclear de Beloyarsk. Os convidados visitaram o compartimento do reator, a sala de turbinas e a sala de controle da Unidade 4, bem como o centro de treinamento, e discutiram possíveis cooperações.
