Bu yıl, BN-600 sodyum soğutmalı hızlı nötron reaktörüne sahip Beloyarsk NGS 3. Güç Ünitesi’nin 45. yıl dönümü. Bugün, Rosatom’u sıvı metal soğutmalı reaktör teknolojisinde küresel bir lider yapan mühendislik çözümlerini kanıtlama alanı olarak hizmet vermesi nedeniyle endüstri için önemi eşsiz olmaya devam ediyor. BN-600, yeni nesil reaktörler için gelişmiş yakıt tasarımlarını test etmeye devam ederken, kayda değer bir uzun ömürlülük sergiliyor: mart ayı sonunda, Rus düzenleyici kurum Rostechnadzor, 2040 yılına kadar operasyona izin veren 15 yıllık bir uzatma lisansı verdi.
BN-600, Rusya’nın ilk sodyum soğutmalı nükleer reaktörü değildi. Kendisinden önce, daha sonra BR-10 (10 MW) olarak geliştirilen araştırma reaktörü BR-5 (5 MW), hala faaliyette olan BOR-60 (60 MW) ve güç üreten BN-350 (Kasım 1972’de elektrik şebekesine bağlandı ve 1999 yılında kapatıldı) vardı. BN-600 reaktörü, Sovyet dönemi gelişmeler ile günümüz sıvı metal reaktör teknolojisi arasında bir köprü oluşturdu ve bu tasarımın nükleer enerjinin ticari uygulamaları için uygulanabilirliğini kanıtladı.
BN-600’ün geliştirilmesi, Rus nükleer endüstrisinin öncülerinden biri olan Alexander Leipunsky’nin, Kasım 1962’deki bir konferansta sunduğu çığır açıcı raporunun ardından başladı. Alexander Leipunsky, 600 MW elektrik üretimi elde etmek için soğutma suyu sıcaklıkları ve termal çıktının %50 (1.000’den 1.500 MW’a) artırılmasını önerdi. Fikir kabul edildi ve 1980 yılına kadar SSCB’nin nükleer kalkınma stratejisine dahil edildi.
Tasarımcılar, reaktör basınç kabının içinde pompaları ve ara ısı değiştiricileri barındıran entegre havuz tipi bir yapılandırma kullandılar. Buhar jeneratörleri için yeni çelik alaşımları geliştirildi. Bir muhafaza kabuğuyla korunan 12,5 metre yüksekliğindeki reaktör kabı, 15 metre çapındaki bir beton gövdenin içinde yer alıyor.
Reaktör çekirdeği, seyreltilmiş uranyum dioksit düzeneklerinin radyal üretim örtüsüyle çevrili. Arkasında, çekirdekten çıkarılan düzenekler için 126 hücreli bir dahili depo bulunuyor. Burada, reaktörden çıkarılmadan önce soğutulurlar.
Soğutma sistemi üç devreden oluşur. Birincil ve ikincil devreler erimiş sodyum, üçüncül devre su içerir. Sodyumu soğutma sıvısı olarak kullanmak, özel elektromanyetik pompalar, sodyum arıtma filtreleri, elektrikli ekipman ve boru ısıtma sistemleri, su-sodyum kaçak dedektörleri, buhar jeneratörü devrelerinde gevşek bağlantılar olması durumunda sodyum/su reaksiyon ürünü izolasyonu, sodyum yangın söndürme ve yakıt tertibatlarından sodyum çıkarma ekipmanı ve diğer sistemleri gerektirir.
BN-600 güç ünitesinin inşası 1968 yılında başladı ve elektrik şebekesine Nisan 1980’de bağlandı. Herhangi bir yeni reaktör tasarımında tipik olarak görülen ilk türden sorunların (yakıt çubuğu sızıntıları, kaynak hataları ve pompa arızaları vb.) giderilmesinin ardından BN-600, Aralık 1981’de tam güce ulaştı.
Sürekli iyileştirmeler BN-600’ün operasyonel geçmişine damga vurdu. 1980’lerin sonunda, çekirdek, üç (önceki gibi iki yerine) zenginleştirme bölgesine sahip olacak şekilde yeniden tasarlandı. 1991-1993 yıllarında yakıt demetleri için radyasyona dayanıklı yeni yapısal malzemeler kullanılmaya başlandı ve ağır atomların yakıt yanması oranı %7’den %11,3’e çıkarıldı. Daha sonraki iyileştirmeler sayesinde, mevcut yakıt yanması %11,8’dir.
BN-600 oksit yakıtla çalışıyor, ancak reaktör ayrıca pelet veya vibro sıkıştırılmış çubuklar biçimindeki karışık uranyum-plütonyum oksit (MOX) yakıtıyla çoklu deneysel düzenekler üzerinde testler yapmak için kullanılır. Bu testler, artık tamamen MOX yakıtıyla çalışan dünyanın tek hızlı nötron reaktörü olan BN-800’de MOX yakıtının güvenli kullanımının doğrulanmasına yardımcı oldu. Şu anda BN-800, Rosatom’un Proryv (Rusça’da ‘çığır açan’) kapalı yakıt çevrimi girişimi kapsamında kurşun soğutmalı BREST-OD-300 reaktörü için tasarlanmış karışık uranyum-plütonyum nitrür (MUPN) yakıtını test ediyor.
BN-600 reaktörüne sahip Beloyarsk NGS’nin 3. Güç Ünitesi’nin 30 yıllık orjinal tasarım ömrü Nisan 2010’da sona erdi. Hizmet ömrünün uzatılması kararı önceden alındığından, güç ünitesi, buhar jeneratörleri ve vanaları değiştirilerek, bir buhar türbini ve bir sirkülasyon pompası elden geçirilerek ve bazı sistemler geliştirilerek kapsamlı bir yenilemeden geçirildi. Yenilemenin ardından, düzenleyici kurum 31 Mart 2020’ye kadar 10 yıllık bir hizmet uzatma lisansı verdi. 1 Nisan 2020’de Beloyarsk NGS 5 yıllık bir uzatma lisansı daha aldı.
31 Mart 2024’te, Rusya’nın nükleer endüstrisinin 80. yıl dönümünde, Rus nükleer denetim kurumu Rostechnadzor yeni bir 15 yıllık lisans verdi. Uzatılan operasyonun güvenliği, düzenleyici kurum tarafından yapılan kapsamlı güvenlik incelemeleriyle teyit edildi.
Beloyarsk NGS Müdürü Ivan Sidorov, “Beloyarsk NGS’nin 3. Güç Ünitesi, geleceğin nükleer teknolojisinin temel taşı olmaya devam ediyor. Işınlanmış nükleer yakıttan yapılan ilk MOX yakıt demetleri üzerinde endüstriyel ölçekli testlere öncülük etti ve şimdi çekirdeği, BN-1200M ve BREST gibi dördüncü nesil reaktör tasarımları için yakıt ve malzemelerin kalitesini ve güvenliğini doğrulayacak düzenekler içeriyor. Ekibimizin onlarca yıllık hızlı nötron reaktör deneyiminden elde ettiği operasyonel bilgiler daha da değerlidir” dedi.
