Rosatom, planlı bakım operasyonları sırasında Beloyarsk’ın 4. Ünitesi’ndeki BN-800 reaktör çekirdeğine daha fazla yakıt demeti yüklenirken nükleer yakıt çevrimini kapatma yolunda bir adım daha attı. MOX yakıt, halihazırda toplam çekirdeğin %60’ını teşkil ediyor. 2022 yılı ocak ayının sonlarında, reaktör ünitesi yeniden tam kapasiteye çıkarıldı.
Rusya, hızlı nötron reaktörler kullanarak nükleer yakıt çevrimini ‘kapatmak’ için faaliyetlere başlayan ilk ülkeydi ve bu faaliyetleri halen sürdürüyor. Rusça BN-800 kısaltması, ‘800 MW’lık sodyum soğutmalı hızlı nötron’ reaktörünü ifade ediyor. Aralık 2015’te hizmete alınan reaktör, MOX yakıt kullanmada ve aynı tür nükleer yakıt içeren radyasyona maruz kalmış demetlerin kullanımı ve işlenmesinde büyük deneyim kazanılmasını sağladı.
MOX, ‘karma oksit’ anlamına geliyor. Plütonyum oksit, yakıt karışımının ilk bileşenidir. MOX yakıt, sodyum soğutmalı hızlı nötron reaktörlerinde kullanılmış nükleer yakıtı ve VVER tipi reaktörlerde radyasyona maruz bırakılmış nükleer yakıttan çıkarılan yüksek seviyeli plütonyumun yeniden işlenmesiyle elde edilen düşük seviyeli plütonyumdan yapılır. Yüksek seviyeli plütonyum, izotop içeriği açısından düşük seviyeli plütonyumdan farklıdır. Örneğin yüksek seviyeli plütonyum, güç reaktörlerinde oluşan ve hızlı nötron reaktörlerde yakılabilen çift sayılı izotopların daha büyük bir payına sahiptir.
Yakıt karışımının ikinci bileşeni ise, zenginleştirme aşamasında elde edilen zayıflatılmış uranyumdur ve evet bu, çoğu kişinin ‘atık’ olarak gördüğü, uranyumdur. Rosatom MOX yakıtı oluşturarak, ‘atık’ın yeni nesil bir yakıt için hammadde olduğunu gösteriyor.
MOC yakıtı içeren pilot demetler, Rosatom’un bir parçası olan Atom Reaktörleri Araştırma Enstitüsü’nde (RIAR) üretildi ve 2015 yılındaki ilk yakıtın doldurulması sırasında reaktöre yüklendi. MOX yakıtın ticari üretimi, 2018 yılının son dönemlerinde başladı ve MOX yakıt demetlerinin ilk bölümü, 2020’nin başlarında BN-800 çekirdeğe yüklendi. Endüstrinin en saygın medya kuruluşlarından biri olan POWER Magazine, bu faaliyeti yılın en önemli 12 faaliyetinden biri olarak belirledi. 2021’in başındaki planlı bakım sırasında, reaktör ilk kez yalnızca MOX yakıtla dolduruldu ve 160 MOX demetleri çekirdeğe yüklendi.
Genel olarak, yalnızca MOX yakıt demetlerinden oluşan çekirdeğe geçiş basit bir işlemdir. Yakıt ikmali operasyonları, standart modele uygun şekilde gerçekleştirilir: Tüm yakıt demetlerinin üçte biri, her yakıt ikmali kesintisi sırasında değiştirilir. Bu yılın sonuna kadar reaktör çekirdeğinin yalnızca MOX yakıtla doldurulması planlanıyor.
Yakıt üretimi de reaktör işletimi de tamamen güvenlidir. 2012’de Yenilikçi Nükleer Reaktörler ve yakıt Çevrimleri Uluslararası Projesi’nin (INPRO) yaptığı reaktör sürdürülebilirlik değerlendirmesinden sonra, MOX yakıtlı BN-800 tasarımının 3+ Nesil reaktör gereksinimlerini karşıladığı görüldü. Yüksek seviyeli plütonyum içeren tüm yakıt üretimi operasyonları, tamamen otomatiktir. BN-800 reaktörün yakıt ikmali operasyonları da otomatiktir ve manüel operasyonlar minimum seviyededir.
BN-800 tasarımının özel olan yanı, reaktör çekirdeğinin verimli malzeme (zayıflatılmış uranyum) doldurulmuş üretim alanıyla çevrili olmasıdır. Bu alandaki zayıflatılmış uranyum, radyasyona maruz bırakıldığında nükleer yakıta dönüştürülebilir nükleer malzemeye dönüşür. ‘Kapalı’ nükleer yakıt çevriminin özü atık minimuma inerken, doğal uranyum kullanımı maksimum seviyeye çıkmasıdır. Doğal uranyum U-235’in %1’inden azını içerdiğinden, zayıflatılmış uranyumun nükleer yakıt çevrimine dahil edilmesi, tek doğal uranyum parçasından elde edilen yakıt miktarını on kat artırabilir.
Rosatom, sodyum soğutmalı hızlı reaktörlere dayalı kapalı yakıt çevrimini uygulamasının yanında, çevrimi kurşun soğutmalı hızlı reaktörleri kullanarak kapatmaya çalışan ilk ülkedir. Bu projenin ismi, Proryv’dir (Rusçada Atılım).
Rosatom, Proryv’in parçası olarak, 300 MW kapasiteli ve bir yakıt üretimi ve yeniden üretim ünitesi bulunan BREST tipi reaktör inşa ediyor. BREST-300 reaktörü, yeni bir yakıtı, karışık uranyum-plütonyum nitrit (MUPN) kullanacak. İsminden anlaşıldığı üzere, bu yakıt oksit değil uranyum ve plütonyum nitritleri içeriyor. MUPN yakıt, MOX yakıttan daha yoğun olması sebebiyle daha iyi plütonyum üretme parametrelerine sahiptir. Araştırmacılar, yeni yakıtı test ediyor ve performansını inceliyor.
Son olarak, Rosatom daha güçlü bir sodyum soğutmalı hızlı nötron reaktörü olan BN-1200’ün tasarımı üzerinde çalışıyor. Geçtiğimiz Eylül ayında üç teknik konsey, güncellenmiş reaktör tasarımı BN-1200M’yi (‘M’, ‘yükseltilmiş’ ya da ‘iyileştirilmiş’i ifade eder) Proryv Projesi’nin ışığında değerlendirmek için toplantı yaptı. Tasarım onaylandı.
BN-1200’ün amacı, kapalı nükleer yakıt çevrimini uygun maliyetli ve ticari olarak uygulanabilir bir seçenek haline getirmek ve iki bileşenli nükleer enerji üretimi planına geçilmesini sağlamaktır. VVER ve BN tipi reaktörlerin -enerji sisteminin iki bileşeninin- tek işlem zincirinde çalıştığını varsayar. Şu anda araştırmacılar hızlı ve termal reaktörlerin optimal bir oranını seçti.
Yeni tasarım çözümleri ve en son mühendislik teknolojisi, BN-1200 reaktörü uygun maliyetli bir hale getirecek. Yeni tasarımda, özellikle BN-800’le aynı boyutta reaktör basınçlı tankı bulunuyor fakat reaktör daha güçlü olacak. Daha kısa boru hatları ve yükseltilmiş donanım, yeni reaktörün çelik yoğunluğunu azaltıyor ve listede başka iyileştirmeler de var.
BN-800’ün inşası sırasında BN-1200 için birçok şey yapıldı. Bunlar arasında yardımcı boru hatları, şebeke bağlantıları ve RPV tertibatı parçaları bulunuyor (VVER’in aksine, BN reaktörü basınçlı tankları tesisten teslim edilmez ve inşaat alanında monte edilir).
Beloyarsk NGS’nin basın servisine göre, yeni reaktör 2035’e kadar inşa edilecek.
