Küçük modüler reaktörlerin yanı sıra mikro reaktörler de Rosatom’un ilgi odağında. SHELF-M reaktörü bunlar arasında somutlaşmaya en yakın olanı. Reaktörün özellikleri ve inşaat beklentilerine yönelik bilgileri sunuyoruz.
Yapısal olarak öne çıkan hususlar
Termal kapasitesi 35 MW ve elektrik kapasitesi 10 MW olan SHELF-M reaktörü, su soğutmalı, suyla dinlendirilen bir reaktör. Silumin (alüminyum-silikon alaşımı) matris içinde dağılmış uranyum dioksit ile beslenecek. Yakıt ikmal aralığının sekiz yıl olması planlanıyor. Montajı tamamlandığında reaktör modülü 11 metre uzunluğa ve 8 metre çapa sahip olacak. Ağırlığı 370 ton olup, 60 yıllık bir hizmet ömrüne sahip olacak olan reaktör, gerektiğinde bir santralden diğerine örneğin bir mavna üzerinde taşınabilecek.
Rosatom ve Rusya’nın kuzeyindeki toplulukların yerel yetkilileri tarafından oluşturulan çalışma grupları, pilot SHELF-M ünitesi için potansiyel kurulum alanlarını belirledi. Rosatom’a bağlı olan Dollezhal Güç Mühendisliği Araştırma ve Geliştirme Enstitüsü (NIKIET) küçük nükleer enerji santralleri reaktörleri baş tasarımcısı Denis Kulikov, “Olası sahalardan biriyle ilgili olarak nükleer santral için konsept ve ön aşama mühendislik tasarımı üzerinde çalışıyoruz” dedi.
Kanal tipi bir reaktör olan SHELF-M reaktörünün çekirdeğinin yerleşimi ve yakıt bileşimi, nükleer enerjiyle çalışan buzkıranlarda kullanılan yapı ile benzerlik gösteriyor.
Pilot reaktörün yakıt çubukları daha önce test edilmiş ve kanıtlanmış bileşenlerden imal edildi. Örneğin, kaplama malzemesi kendini kanıtlamış bir krom-nikel alaşımı olan 42KhNM iken, çapraz şekilli yakıt çubuğunun geometrisi SM-3 ve PIK araştırma reaktörlerinde kullanılanlara benziyor. Temel yakıt çubuğu modifikasyonunun baş tasarımcısı ve teknoloji uzmanı, Rosatom’a bağlı Bochvar Rus İnorganik Malzemeler Araştırma Enstitüsü (VNIINM).
SHELF-M reaktörü, doğal birincil soğutma sıvısı sirkülasyonu modunda nominal gücünün yaklaşık %30’u ile çalışabiliyor. Dollezhal Güç Mühendisliği Araştırma ve Geliştirme Enstitüsü (NIKIET), reaktörün tamamen monte edilmiş olarak taşınması planlandığından ve bu amaçla sınırlı boyutlara sahip olması gerektiğinden, reaktörün tamamen doğal sirkülasyon yoluyla soğutulmasına gerek duyulmuyor. Bununla birlikte, SHELF-M reaktörü güvenlik sistemlerinden bazıları yalnızca doğa yasaları esasına göre çalışıyor. Örneğin, acil durum reaktör soğutma ve soğutma sistemleri işlevlerini yerine getirmek için bir güç kaynağına veya pompalara ihtiyaç duyulmuyor.
Geleceğe yönelik çözümler
Reaktör ünitesinin konsept tasarımı üzerinde çalışan NIKIET, çalışmalarını bu yaz sonuna kadar tamamlamayı planlıyor. NIKIET bu çalışmanın ardından güç ünitesinin birincil sistemleri ve ekipmanları için malzeme geliştirmeye devam etmeyi öngörüyor.
Reaktör için benimsenen teknik çözümlere deneysel kanıt sağlamak için araştırma çalışmaları da yürütülüyor. Örneğin mühendisler, katkı teknolojisi veya kompozit malzemelerle üretilen ekipman bileşenlerinin reaktörde kullanılma ihtimalini analiz ediyor. Denis Kulikov, konuya ilişkin şunları söyledi: “Oldukça büyük olan dış sızdırmaz koruyucu kabuğun yapısal malzemesini kompozit bir malzeme ile değiştirmek için bir çözüm arayışı içindeyiz. Bu, modülün mekanik ve mukavemet özelliklerini korurken ağırlığını da birkaç düzine ton oranında azaltmalıdır.”
Seri reaktörler için yeni bir yakıt çubuğu türü geliştirmek üzere araştırmalar da yürütülmeye devam ediyor. Bu kapsamda Rosatom’un bir parçası olan NPO Luch’da iki metalli bir yakıt çubuğu geliştirildi. Çekirdeğin yapısı, yakıt tertibatlarının tipi ve hatta yakıt çubuklarının geometrisi aynı kalırken, yakıt bileşiminin bir niyobyum alaşımı içine yerleştirilmiş uranyum metal filamentler şeklinde olması planlanıyor. Benzer bir tasarıma sahip olan ancak zirkonyum kullanılan yakıt çubukları, IVG.1M tipi Kazak araştırma reaktörünün çekirdeğinde de kullanılıyor.
Uzaktan kontrol
Robotik otomasyon, yeni reaktör için geliştirilen bir diğer konsept olma özelliği taşıyor. Çalışma sırasında personelin reaktör korumasına erişimi olmayacağından, birçok işlemin robotlar tarafından gerçekleştirilmesi gerekecek.
Denis Kulikov, konuya ilişkin şunları söyledi: “Kritik robotik ünitelerin tam boy test modelleri yapmayı ve bu modelleri çalışma ortamında test etmeyi planlıyoruz. Şahsi fikrim, bir uzaktan kumanda sisteminin geliştirilmesi en ilgi çekici görev olma özelliği taşıyor. Bunu pilot nükleer santralde tam olarak uygulayamayacağız, test modeli geleneksel bir kontrol paneli üzerinden çalıştırılacak. Ancak sistem yedekleme modunda test edildikten ve pilot ünitede güvenilirliği ve güvenliği onaylandıktan sonra, uzaktan kumandayı standart bir özellik haline getirmeyi umuyoruz.”
Piyasa talebi
Modül başına 10 MW’a kadar kapasiteye sahip modüler reaktörler için geniş bir pazar bulunuyor. Bu reaktörler orta vadede hem nükleer hem de fosil kaynaklı eski üretim kapasitesinin yerini alacak ve merkezi olmayan güç kaynağına sahip uzak bölgelerdeki yeni sanayi tesisleri için yerel güç kaynağı olarak hizmet edecek.
Shelf-M Reaktörüne Yönelik Planlar
2024 – Nükleer güç santralinin reaktör ve temel ekipmanlarının mühendislik tasarımının tamamlanması; saha çalışmalarının başlaması 2026’dan itibaren – Ana tertibat ve yapısal elemanlar üzerinde dayanıklılık testlerinin tamamlanması
2027’den itibaren – Konuşlandırma sahasına ekipman teslimatının başlaması
2030 – İlk kritiklik, ilk güç ve devreye alma
2032 – İkinci ve devamındaki SHELF-M reaktör güç ünitelerinin üretimine başlanması
