Rosatom’un ilgi gösterdiği bir başka reaktör teknolojisi ise büyük sodyum soğutmalı reaktörler. Nükleer mühendislik şirketi Afrikantov OKBM, şu anda Beloyarsk Nükleer Güç Santrali’nin 5’inci Ünitesi’ne kurulacak ve nükleer yakıt döngüsünün kapatılmasına katkıda bulunacak olan sodyum soğutmalı bir reaktör olan BN-1200M’yi geliştiriyor.
BN-1200M reaktörü, hızlı nötron reaktörü serisi BN’nin geliştirilmiş bir versiyonu. Sodyum soğutmalı reaktör, 1200 MW elektrik kapasitesine ve 2.800 MW termal güce sahip olacak. Söz konusu reaktör simetrik düzendeki dört döngüye sahip bir tasarım. BN-1200M reaktöründe oksit ve nitrür yakıtların kullanılması düşünülüyor. Rosatom’a bağlı TVEL Yakıt Şirketi’nin Bilim ve Teknolojiden Sorumlu Kıdemli Başkan Yardımcısı Alexander Ugryumov, uranyum-plütonyum nitrür karışımı olan MUPN yakıtının şu anda öncelikli olduğunu belirtti.
BN-1200M reaktörü, Rosatom’un hızlı üretken reaktörlerin geliştirilmesi ve işletilmesinde uzun yıllara dayanan tecrübesinin bir göstergesi olma niteliğini taşıyor. BN-1200M tasarımı, BN-600 ve BN-800 tipi reaktörlerde zaman içinde kendini ispat etmiş çözümlerden faydalanıyor. BN-600 reaktörü, tasarım çalışma koşulları altında yapısal malzemelerin ve yakıtın kullanımını doğrulamak için de kullanılıyor.
BN-1200M reaktörü, tasarım dışı kazalar için güvenlik sistemleri ve kontrollerine yönelik en yeni ve daha katı gereksinimleri karşılarken, en gelişmiş teknik çözümleri de barındırıyor. Bu teknik çözümlere örnek olarak pasif kapatma sistemi için hidrolik olarak askıya alınmış bir emici çubuk ve bir çekirdek erimesi kazası durumunda reaktör kabı içinde erimiş yakıtı tutmak ve soğutmak için tasarlanmış bir cihaz verilebilir.
Reaktör tankının içine radyoaktif sodyum içeren sistem ve ekipmanlar yerleştirilerek reaktörün güvenliği de artırılıyor. Doğal soğutma sıvısının devreler boyunca yaptığı sirkülasyon, tankın içine monte edilen acil durum ısı tahliye sisteminin otonom ısı eşanjörleri, çekirdeğe ciddi hasar verme olasılığını azaltmaya da katkı sağlıyor. BN-1200 reaktörünün tank içi depolama kapasitesi, reaktördeki yakıt demetlerini doğrudan kullanılmış yakıt havuzuna boşaltmak için artırılırken, sodyum haznesi ihtiyacını da ortadan kaldırmış oldu.
BN-600 ve BN-800 reaktörleri ile kıyaslandığında, BN-1200 reaktörünün çekirdeğinin güç yoğunluğu neredeyse iki kat daha düşük; bu sayede yakıt ikmal aralığı da önemli ölçüde uzatılmış oluyor. Daha büyük yakıt çubuklarının ve yakıt demetlerinin, uranyum ve plütonyum karışımı yakıtın ve artırılmış radyasyon direncine sahip yeni yapısal çeliklerin kullanılması sayesinde yakıt demetleri daha derinde yanarken tüketim de azaltılmış oluyor. Boruların ısıl genleşmesini önlemek için genleşme körüklerinin kullanılması, uzunluklarının kısalmasına yol açmıştı. Bu yeni teknik çözümlerin uygulanmasıyla, sodyum sistemlerinin uzunluğu önemli ölçüde azaltılırken, radyoaktif sodyum sızıntıları ve hava ile temasın da önüne geçilmiş oldu.
Rosatom’un Makine Yapımı Bölümü AtomEnergoMash’ın bir parçası olan Afrikantov OKBM’daki Hızlı Nötron Reaktörler Baştasarımcısı Sergei Shepelev konuya ilişkin olarak, “Pasif güvenlik sistemleri ve sodyum soğutucuda bulunan kendini koruma özelliklerinin kullanımı gibi bir takım teknik çözümler, reaktörü, teknik olarak olası herhangi bir kaza durumunda insanları tahliye etmeye gerek kalmayacak kadar güvenli hale getiriyor” dedi.
BN-1200M rektörünün tasarımı daha uygun maliyet fırsatları da sunuyor. İkincil devre ana sirkülasyon pompası ve yakıt yükleme sistemindeki değişiklikler, buhar jeneratörlerinde kesit modüllerin büyük boyutlu modüllerle değiştirilmesi ve acil durum ısı tahliye sistemi ve birincil devre soğuk tuzağındaki iyileştirmeler sayesinde sistemlerin ve bileşenlerinin ağırlığı ve üretim maliyetleri düşürülmüş oldu. Reaktör ünitesi düzeninde yapılan derinlemesine iyileştirmeler, basitleştirilmiş inşaat çözümleri ve optimize edilmiş ana plan, inşaat işinin hacminin de azalmasını sağlayacak.
Sonuç olarak, ana inşaatın ve buna bağlı olarak elektrik üretiminin tahmini maliyetleri düşecek ve bu sayede reaktör, halihazırda geliştirilmekte veya kullanımda olan diğer elektrik üretim üniteleriyle rekabet edebilir hale gelecek.
Baştasarımcı Sergei Shepelev, şunları ekledi: “BN-1200M reaktör projesi, Rusya’nın yeni nesil hızlı ve termal reaktörlere dayalı iki bileşenli bir nükleer enerji sistemi oluşturmayı içeren nükleer enerji geliştirme stratejisini takip ediyor. Sürekli yakıt tedariki sağlayacak, kullanılmış yakıt ve radyoaktif atık yönetimini iyileştirecek ve sıfır karbon geçişini kolaylaştıracak.”
Fiziksel özellikleri nedeniyle hızlı nötron reaktörü hem hızlı hem de termal nötron reaktörlerinin kullanılmış yakıtından çıkarılan farklı plütonyum izotopları üzerinde çalıştırılabilir. Ayrıca yakıt olarak taze plütonyum üretmek ve arzu edilen izotopları imal etmek için minör aktinitleri “yakabilir”.
BN-1200M reaktör ünitesinin hizmet ömrü en az 60 yıl. Sergey Shepelev’in de belirttiği gibi, ömrünü 80 yıla çıkarma, kullanım faktörünü 0,9’dan 0,91’e çıkarma, buhar jeneratörlerinin hizmet ömrünü 30 yıldan 60 yıla çıkarma ve yakıt ikmali aralığını uzatma imkânı da bulunuyor.
Projenin finansal raporlarının 2023 yılında onaylanması ve ardından kamuya bilgilendirme yapılması bekleniyor. Bir sonraki basamakta, ulusal çaptaki uzman paneli Glavgosexpertiza’dan onay alınması ve Rusya Federasyonu Federal Çevre, Sanayi ve Nükleer Denetim Kurumu’ndan (Rostechnadzor) bir saha lisansı alınması hedefleniyor.
Bu adımların ardından Glavgosexpertiza tarafından da incelenecek olan mühendislik tasarım belgeleri geliştirilecek. 2026 yılı için ilk görev, inşaat ruhsatı almak olacak. 2027 yılında temel atılması planlanırken, ana inşaat işleri ve uzun vadeli ekipmanların teslimatının 2030 yılına kadar tamamlanması öngörülüyor. 2031 yılında ise işletme ruhsatının alınması, reaktörün kritik duruma getirilmesi ve ardından devreye alınması planlanıyor.
Baştasarımcı Sergei Shepelev, konuya ilişkin olarak, “Sodyum hızlı teknolojisinde geniş çaplı bir tecrübe edindik. Mevcut tesisler (BOR-60 araştırma reaktörü ve ticari BN-600 ve BN-800 güç reaktörleri) verimli bir şekilde çalışıyor. Sodyum hızlı teknolojisini ticari hale getirmeye ve Rusya’nın bu alandaki lider konumunu muhafaza etmeye hazır olduğumuza inanıyorum” dedi.
TVEL, Rosatom’un yakıt birimi ve dünyanın en büyük nükleer yakıt tedarikçisi olma özelliği taşıyor. Rusya’daki nükleer güç santrallerinin tek yakıt tedarikçisi olan şirket, tüm güç, filo ve araştırma reaktörlerine yakıt sağlar. Dünyadaki 15 ülkede nükleer güç santrallerine ya da dünyadaki her altı güç reaktörüne yakıt tedarik eder.
