Global atom sanoatining asosiy tendensiyalaridan biri bu reaktor texnologiyasining tubdan yangi turlarini yaratishga urinishdir. Shu nuqtai nazardan, to’rtinchi avlod haqida gap bormoqda. Ammo bunga nima kiradi? Rossiyalik atomchilar o’z yondashuvlarini taklif qilmoqdalar.

Rosatom bosh direktorining atom energetikasining yangi mahsulotlarini rivojlantirish bo’yicha birinchi o’rinbosari Aleksandr Lokshin «Atomekspo-2024» forumida so’zga chiqib, IV avlod -bu shunchaki reaktor emas, balki murakkab tizim ekanligini ta’kidladi. Aleksandr Lokshin to’rtinchi avlod tizimlari ikkita muammoni hal qilishi kerakligiga e’tibor qaratdi. Birinchisi, ishlatilgan yadro yoqilg’isini qayta ishlash. Ikkinchisi-urandan maksimal darajada foydalanish. Eslatib o’tamiz, hozirda uran-235 izotopi bo’yicha 5% gacha boyitilgan uran reaktor yoqilg’isi uchun ishlatiladi. Uning tabiiy urandagi ulushi 0,7% ni tashkil qiladi, shuning uchun uran-238 izotopining katta qismi saqlanadi.

INPRO va «4-avlod» forumi

4-avlod nima ekanligi haqida yagona ta’rif mavjud emas. AEXA «innovatsion» va «ilg’or» reaktor tushunchalarini kiritib, reaktorlarni avlodlar bo’yicha gradatsiyadan butunlay voz kechishga harakat qildi. Biroq, butun dunyo bo’ylab atomchilar orasida «avlod» tushunchasi ildiz otdi va faol foydalanishda davom etdi. Mutaxassislar orasida birinchi, ikkinchi, uchinchi, uchinchi avlodlar xavfsizlik darajasida farq qiladi (qarang: «reaktorlar evolyutsiyasi»). Shunday qilib, Rosatom butun dunyo bo’ylab quradigan rus dizaynidagi VVER-1200 reaktorli bloklari 3+ avlodiga tegishli va bugungi kunda eng xavfsiz hisoblanadi.

Rossiya 2000 yilda AEXA homiyligida tashkil etilgan innovatsion yadro reaktorlari va yoqilg’i sikllari (INPRO) bo’yicha xalqaro loyiha doirasida kelajak uchun qanday atom energiyasi kerakligi to’g’risida zamonaviy munozarani boshladi. «Unga qiziqish juda kuchli edi. Ko’plab rivojlanayotgan davlatlar, yadroviy energiya texnologiyalarining potensial iste’molchilari, shu jumladan Hindiston va Xitoy, hatto yadroga qarshi Germaniya, o`zlarida ishlaydigan atom elektr stantsiyalari parkini saqlab qolishni orzu qilgan Fransiya yoki Yaponiya kabi mamlakatlar qo`shildilar«, – deya esladi AtomInfo.ru portaliga bergan intervyusida AEXA sobiq vakili Vladimir Kagramanyan.

INPRO loyihasi darhol IV avlod tizimlariga talablarni qo’ydi, ular bugungi kunda ham dolzarb bo’lib qolmoqda: xavfsizlik, tarqatmaslik, chiqindilarni boshqarish. «Rossiya pozitsiyasi klassik edi. IYY chiqindilarning bir qismi emas, balki tezkor reaktorlarni o’z ichiga olgan yopiq yadro yoqilg’isi siklidagi yangi yoqilg’i uchun xom ashyo hamdir», — deya ta’kidlaydi Vladimir Kagramanyan.

Keyingi yili AQSh tashabbusi bilan 4-avlod forumi (GIF IV) paydo bo’ldi. Vladimir Kagramanyanning so’zlariga ko’ra, G’arb ishlab chiquvchilari bir yoki ikkita texnologiyani tanlab, namoyish  qilsa bo`ladigan loyihani qurishlari kerak edi. Biroq, deyarli darhol ishtirokchilarning yondashuvlari, texnologiyalar ham juda turlicha ekanligi aniqlandi. Barcha muhokamalardan so’ng, ushbu talablarga javob beradigan oltita 4-avlod reaktor texnologiyalari ro’yxati paydo bo’ldi (pastga qarang). Biroq, INPRO ham bunday texnologiyalarni ko’rib chiqadi.

«INPROda olib borilgan ishlar natijalari AEXA va butun atom hamjamiyatiga atom energiyasini insoniyatning barqaror rivojlanishiga qaratilgan keng qamrovli «uzoq umr ko’radigan» tizimlar sifatida baholash uchun jiddiy vositalarni berdi»- dedi AtomInfo.ru portaliga bergan intervyusida AEXA bosh direktorining sobiq o’rinbosari Aleksandr Bichkov aytdi.

Kelajak texnologiyalarini aniqlashda INPRO ham, Generation 4 forumi ham quyidagi mezonlarga amal qildi: ushbu texnologiyalar minimal chiqindilar bilan barqaror energiya ishlab chiqarishni ta’minlashi kerak; ishlab chiqarilgan energiya tannarxi butun hayot siklidagi boshqa ishlab chiqarish turlariga nisbatan past bo’lishi kerak; xavfsizlik darajasi loyihadagi baxtsiz hodisalarni istisno qilishi kerak; tarqatilmasligini ta’minlash kerak.

Yangi tizimlar uchun vazifalar

Tubdan yangi atom texnologiyalariga bo’lgan ehtiyoj suv bilan sovutilgan reaktorlarning uchta kamchiliklari bilan bog’liq. Birinchisi – ular past samaradorlik bilan ishlaydi, ikkinchisi – birinchi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan yuqori bosim, bu potensial xavfli, uchinchisi-neytronlarning issiqlik spektridan foydalaniladi, ya’ni tabiiy uranning energiya potentsialining ozgina qismi. Yangi avlod tizimlarining vazifalari bu kamchiliklardan xalos bo’lishdir.

AEXA vakili Vladimir Kriventsev “Atomekspo-2024” forumida ta’kidlaganidek, har bir yangi texnologiya (GIF IV ni ko’rib chiqadiganlardan) ba’zi kamchiliklarga ega. Masalan, superkritik reaktorlarda harorat va samaradorlik bilan birga bosim kuchayadi. Yuqori haroratli gaz bilan sovutilgan reaktorlarda samaradorlik muammosi hal qilinadi va yuqori bosim unchalik xavfli emas, chunki sovutish suvi gazdir, ammo neytron spektri termal bo’lib qoladi. Tez natriy reaktorlari yuqoridagi barcha muammolarni hal qiladi, ammo natriy suv va havo bilan kuchli reaksiyaga kirishadi, shuning uchun oraliq (uchinchi) kontur kerak. Qo’rg’oshinli tezkor reaktorlarda bunday muammo yo’q, bu reaktorlar boshqalarga qaraganda yuqori xavfsizlikka ega, ammo sovutish suvi va radiatsiya ta’sirida qulab tushmasligi kerak bo’lgan strukturaviy materiallarga talablar ortib bormoqda. Bundan tashqari, GIF IV tomonidan ko’rib chiqilgan ko’plab texnologiyalar ilgari sinab ko’rilmagan.

Rossiya atom sanoati tomonidan taqdim etilgan to’rtinchi avlodni tushunishga yondashuv «to’rtinchi avlodning sinovdan o’tmagan texnologiyalarini uchinchi avlod texnologiyalaridan yaxshiroq ko’rib chiqishga nima imkon beradi» degan savolni istisno etadi. To’rtinchi avlod yangi fazilatlarni beradigan tizimlarni o’z ichiga olishi – xavfsizlik, chiqindisiz, iqtisodiy samaradorlik, xom ashyodan maksimal darajada foydalanish-ya’ni atom elektr stansiyasining butun hayot aylanish jarayonida yuqori darajadagi barqarorlikni ta’minlashi kerak.

4-avlodga kirish

Reaktor turiga emas, balki yangi xususiyatlarga ega tizimlarga e’tibor qaratadigan Rossiyada nafaqat reaktorlarning yangi turlari (bu butun dunyoda sodir bo’ladi), balki ularni yaratish uchun yangi yoqilg’i, texnologiya va uskunalar, eng muhimi, atom energetikasi kompleksiga kiritilishi kerak bo`lgan yangi yondashuvlar ishlab chiqilmoqda, bu atom elektr stantsiyalariga qaraganda ancha kengroq tushunilishi mumkin.

Yangi ishlanmalar Rosatom tomonidan amalga oshirilgan «Proriv» innovatsion loyihasida to’liq taqdim etilgan. Loyiha doirasida Sibir kimyo kombinati maydonchasida (Rosatom yoqilg’i divizioniga kiradi) tajriba namoyish energetika kompleksi qurilmoqda. U BREST-OD-300 qo’rg’oshin sovutgichidagi tezkor tajriba-namoyish reaktori va ikkita modulni o’z ichiga oladi: yoqilg’ini qayta ishlab chiqarish va nurlangan yoqilg’ini qayta ishlash. Ushbu tartib tufayli dunyoda birinchi marta «Proriv» obyektlarida IYYni qayta ishlash va undan yoqilg’ining yangi qismlarini ishlab chiqarish uchun stantsiya sikli ishlab chiqiladi, ya’ni amalda Aleksandr Lokshin aytgan muammolar hal qilinadi.

«IV avlod reaktorlariga qo’yiladigan talablar ko’p jihatdan «Proriv» loyihasining vazifalariga to’g’ri keladi: yonilg’i siklining yopilishi, avariya sodir bo’lgan taqdirda sanoat maydonchasidan tashqarida evakuatsiya qilish va ko’chirish zarurati yo’qligi va boshqalar. Shu bilan birga, 1980-yillarning oxirida jahon va sovet atom energetikasi tajribasi asosida «Proriv» vazifalari shakllandi, 1990-yillarda rivojlandi va «GIF IV» xalqaro forumining yondashuvlari 2000-yillarda yaratildi. Shunday qilib, g’oyalar butun dunyo bo’ylab tarqaldi va biz amalga oshirayotgan bir xil talablarga aylandi», dedi «Proriv» loyiha yo’nalishi bosh konstruktori Vadim Lemexov «Yangi atom mutaxassisi» jurnaliga bergan intervyusida.

«Proriv» jadal rivojlanmoqda. Aprel oyining o’rtalarida Rossiya regulyatori Rostexnadzor Sibir kimyo zavodiga zich yoqilg’ini ishlab chiqarish/qayta tayyorlash modulining yadroviy qurilmasini ishlatish uchun litsenziya berdi. Yadro qurilmalariga radioaktiv yoki bo’linadigan materiallar ishlab chiqariladigan, qayta ishlanadigan yoki muomalada bo’lgan sanoat obyektlari kiradi. Rostexnadzor litsenziyasini olish sizga uskunalarni sinovdan o’tkazish va texnologik rejimlarni ishlab chiqishning keyingi bosqichiga o’tishga va BREST-OD-300 uchun issiqlik ishlab chiqarish moslamalarini ishlab chiqarish texnologiyasining barcha ishlab chiqarish bo’limlari uskunalarini har tomonlama sinab ko’rishga imkon beradi. Mart oyining oxirida sinov rejimida karbotermik sintez liniyasi ishga tushirildi, ishga tushirishning jonli efirini «Atomekspo – 2024″ning barcha ishtirokchilari ko’rishlari mumkin edi.

Aprel oyining o’rtalarida BREST-OD-300 reaktorining shaxtasiga reaktorning o’rab turgan konstruksiyasining o’rta bloki o’rnatildi uning qurilishining ikkinchi bosqichi yakunlandi. Yuqori blok joriy yilning dekabr oyida reaktor koniga o’rnatilishi rejalashtirilgan. Qurilishning yakuniy balandligi 17 metrni tashkil qiladi.

To’liq ODEK 2030 yilda foydalanishga topshirilishi kutilmoqda. Ammo hozirda u uchun ishlab chiqarilgan ilmiy va muhandislik ishlanmalari sanoat energetika kompleksini (PEC) loyihalash uchun foydalanilmoqda, uning bir qismi BR-1200 qo’rg’oshin sovutish suvi bilan yuqori quvvatli tez reaktorli ikki blokli AES bo’ladi. PEK shuningdek, yoqilg’ini qayta ishlash va ishlab chiqarish uchun pristansiya kompleksini ham o’z ichiga olishi mumkin. PEC boshqa avlod obyektlari bilan raqobatbardosh bo’lishi kerak.

Xuddi shu tizimli vazifalar – yadro yoqilg’isi siklini IYYni qayta ishlash bilan yopish va umumiy tijorat samaradorligi sharoitida uranning energiya potensialidan to’liq foydalanish – tez natriy reaktorlari tomonidan hal qilinadi. Beloyarsk AESda ikkinchi yil BN-800 reaktorli blok butunlay yo’qolgan uran va IYYdan plutoniydan ishlab chiqarilgan MOKS yoqilg’isida ishlaydi. Natriy sovutish suvi bilan BN-1200 tezkor reaktori bilan jihozni loyihalash ishlari olib borilmoqda, yangi blok uchun platforma allaqachon aniqlangan, turar joy bo’yicha jamoatchilik muhokamasi bo’lib o’tdi. 2026 yil uchun vazifa qurilish litsenziyasini olishdir. Birinchi beton 2027 yilda quyilishi rejalashtirilgan. 2031 yil uchun operatsion litsenziya, jismoniy va energiya ishga tushirish rejasi mavjud.

Shuningdek, Rosatom yadro yoqilg’i aylanishini yopish va oyatni qayta ishlashga qaratilgan suyuq tuz yo’nalishini rivojlantiradi. Suyuq tuz reaktorida kichik aktinidlar transmutatsiya qilinadi (yoki, aks holda, «yonib ketadi»). Bular yadro yoqilg’isi reaktorida ishlaganda paydo bo’ladigan juda faol elementlardir. Kichik aktinidlarni olib tashlash ICU radioaktivligini sezilarli darajada kamaytiradi.

Rosatom tomonidan ishlab chiqilgan yangi texnologiyalar orasida vodorod ishlab chiqarish uchun mo’ljallangan texnologik qismi bo’lgan yuqori haroratli gaz bilan sovutilgan reaktor va spektral tartibga solinadigan, o’ta kritik bosimga ega reaktorlarni ham eslatib o’tish kerak.

Albatta, Rossiya dunyoda atom energiyasining yangi sifatini yaratadigan yagona mamlakat emas, Xitoy va Hindiston ham shu bilan shug’ullanadi, boshqa mamlakatlarda ham urinishlar qilinmoqda. Shu bilan birga, tezkor natriy va qo’rg’oshin texnologiyalari, yadro yoqilg’isi tsiklini yopish uchun turli xil yoqilg’ilar va boshqa ko’plab masalalarni ishlab chiqish darajasi Rossiyaga hozirda  global atom energiyasini iqtisodiy samaradorlik, xom ashyodan oqilona foydalanish va chiqindilarni minimallashtirish nuqtai nazaridan yanada barqaror qiladigan loyihalarni amalga oshirishga imkon beradi.

4-avlod forumi texnologiyalari

1. suv bilan sovutilgan superkritik reaktor (Supercritical Water-cooled Reactor, SCWR);
2. natriy bilan sovutilgan tezkor reaktor ( Sodium-cooled Fast Reactor, SFR);
3. qo’rg’oshin bilan sovutilgan tezkor reaktor ( Lead-cooled Fast Reactor, LFR);
4. жидкосолевой реактор ( Molten Salt Reactor, MSR);
5. gaz bilan sovutilgan tezkor reaktor (Gas-cooled Fast Reactor, GFR);
6. yuqori haroratli gaz bilan sovutilgan reaktor (Very High Temperature Reactor, VHTR).

Reaktorlar evolyutsiyasi

I-avlod. 1950-60-yillar tabiiy yoki kam boyitilgan uran shaklida yoqilg’i bilan ishlaydigan energiya reaktorlarining dastlabki namunalari, grafit, engil suvli va og’ir suvli moderator, suv va gaz (CO2) sovutish suvi bilan.

II-avlod. 1970-yillarning boshi 1990 – yillarning oxiri. Yengil suvli reaktorlar — qaynoq (BWR) va bosimli suv bilan (PWR, ВВЭР).

II+avlod. Bu atama ba’zan 2000 yildan keyin qurilgan yangilangan II avlod reaktoriga nisbatan qo’llaniladi.

III-avlod. Ularning o’ziga xos xususiyatlari yuqori yoqilg’i samaradorligi, yaxshilangan issiqlik samaradorligi, xavfsizlikni sezilarli darajada yaxshilash( shu jumladan passiv yadro xavfsizligi) va dizaynni standartlashtirishdir.

III+ avlod reaktorlari. Yuqori xavfsiz reaktor qurilmalari. Xarakterli xususiyatlar-modulli ishlash, uskunalarni standartlashtirishning yuqori darajasi, o’z-o’zidan tushishga bardosh berish qobiliyati, turli xil passiv xavfsizlik tizimlarining mavjudligi (passiv issiqlik tarqalish tizimlari, «eritma tuzoqlari», tanani sovutish moslamalari va boshqalar).