关闭核循环：俄罗斯第四代反应堆 BREST-OD-300
反应器 BREST-OD-300。 资料来源：youtube.com
“贫铀”反应堆
不断增加的乏核燃料量迫使大片领土被疏远以供处置。 目前地球上至少积累了350万吨放射性物质。 拥有核电站的大国正试图至少为危险物质找到一些用途。 最近，有人在谈论用乏燃料生产的贫铀填充的弹药。 贝壳很好，但它们很少用于预期目的。 因此，它们不适合作为核燃料的主要利用者。
为什么我们需要快中子反应堆？ 基于人工慢化中子的传统方法有什么问题？
首先，它与燃料有关。 俄罗斯目前正在为土耳其建造的土耳其 Akkuyu 等经典核电站使用铀 235 同位素作为燃料。 铀矿里的东西不多，价格昂贵，估计一百年就用完了。
快中子反应堆以铀 238 同位素为原料。 看似相差只有三个单位，但这些同位素之间却有着实实在在的深渊。 矿石中所有铀的 99% 都是相同的第 238 位同位素。 也就是数量多，而且相对便宜。 而且它只适用于快中子核电站。
所有的主要奖金 故事 – 铀 238 在经典慢中子反应堆中作为乏燃料产生。
位于 Seversk 的站点，正在建造 BREST-OD-300。 资料来源：youtube.com
让我们回到土耳其的 Akkuyu，它还没有完工，但已经从新西伯利亚收到了第一批铀球。
一旦核电站启动，几年后乏燃料出现，它就会被俄罗斯核科学家带走，用于快中子反应堆。 这就是自然界中铀的循环。
但是这还不是全部。
铀238一旦被发射到快中子反应堆中，它不仅会在核反应中释放热量，还会产生一种新的同位素——钚239。 事实证明，已经有一种新的混合通用燃料，称为“MOX 燃料”。 这是一个很好的产品 - 日本人和欧洲人购买它用于慢中子或热中子的核电站。
总结一下介绍，经典核电站会产生大量含有高比例铀 235 的废物，用于快增殖反应堆。 反过来，“快”反应堆在运行后会留下实际可用的“MOX 燃料”。 这些废物可以送回常规核电站。 循环结束，全球能源行业“绿色化”的需求自动消失。
学会正确使用和平原子，你就不需要反复无常的风车、太阳能电池板或其他装饰。 文明手中现在是取之不尽的燃料基地，它将持续几千年。 在这种情况下，即使是半神话般的热核聚变似乎也是多余的。
在这个故事中一切都很好，只有俄罗斯在非废核能领域拥有优先技术。 而我们在西方的前伙伴也不太喜欢这样。
有一段时间，他们在国外积极从事“快中子”技术，但由于成本高和明显无利可图，所有项目都被关闭了。 美国的 EBR-II 反应堆于 1994 年停运，英国的 DFR 于 1977 年停运，法国的 Superphenix 于 1998 年停运。
俄罗斯继续与世界上唯一的快中子反应堆合作。 一直在谈论石油和天然气针的每个人都应该记住这一点，据称我们的国家最终不可逆转地坐下来了。
“突破”项目
从理论上讲，将普通的慢中子反应堆变成“快”反应堆并不难-为此，用另一种物质代替堆芯中的水就足够了。 事实上，水、水蒸气、一些有机物质和二氧化碳可以很好地捕获和减慢中子，从而阻止核反应的发展。
如果客户想要一种基于快中子的装置，则必须将钠等低熔点金属作为冷却剂装入反应堆的热区。 正是熔融钠将热量从铀棒传递到俄罗斯 BN-800 快中子反应堆中的蒸汽发生器。 它于 2015 年在别洛亚尔斯克核电站发射，现在它是世界上同类装置中唯一的——经典的慢中子反应堆统治着世界。
也许 BN-800 的主要缺点是有争议的冷却剂。 任何熟悉学校化学课程的人都可能知道钠非常活跃，随时会在空气中燃烧，更不用说与水接触了。 钠热护套有足够的并发症。 例如，需要从真空室中的反应堆重新装载燃料。
然而，这些问题是可以解决的，否则 Rosatom 不会建造第二个、更强大的快堆 BN-1200。 它计划在 2030 年代发射，预计使用寿命可达 2090 年。
但 BN 系列不再属于俄罗斯的技术主流——使用液态铅的传热技术现在处于前台。 Proryv 项目正是围绕这一点展开的，其关键要素是实验反应堆 BREST-OD-300（自然安全铅冷快堆）。
建造一次回路中含铅的快中子反应堆的想法诞生于 80 年代初，但直到 2021 年才实现实际实施。 BREST 正在托木斯克地区的 Seversk 市建造，他们承诺在本世纪末将其投入试运行。
参观独特反应堆的建造过程并非易事：Seversk 是一座封闭的城市，完全被核生产和研究占据。 该地点是由 Siberian Chemical Combine 选择的，该公司是 Rosatom 的主要燃料生产商之一。
铅从未被用作核反应堆的冷却剂。 资料来源：youtube.com
铅对于核科学家来说是一种独特的冷却剂。 在空气中和与水接触时，它不会点燃，只会凝固。 微弱地吸收并且不会减慢中子，相反，电离辐射会很好地延迟。 因此，BREST 和其他类似产品的辐射几乎不会超过家用冰箱。
一个自然的问题是为什么 BREST-OD-300 被归类为第四代反应堆？ 除了铅以外，它与上一代快中子反应堆本质上没有区别吗？
IV 代核反应堆涉及一系列参数，其中安全性、环境友好性和输出电力成本是最重要的。
布雷斯特-OD-300。 资料来源：ippe.ru
BREST 以许多非平凡的解决方案而闻名。
首先，核燃料造价高、难度大。 它的正式名称是混合氮化物铀钚燃料或 MNUP 燃料，在西伯利亚化学联合公司工厂的立式反应堆附近制造。 一个事实雄辩地说明了新产品的复杂性——它是在惰性气体环境中制造的。
由于反应性极小，SNP 燃料非常安全。 如果它非常简单，那么就不可能将其分散到灾难性的极限，就像在切尔诺贝利发生的那样。 根据 Rosatom 的说法，Seversk 的 Breakthrough 项目应该成为
“未来的一组核技术，包括世界上没有类似物的三个相互关联的设施：一个用于生产（制造/再制造）铀-钚核燃料的模块； 动力装置 BREST-OD-300； 以及用于再处理辐照燃料的模块。”
从理论上讲，BREST 将为自己提供钚 239 作为主要燃料成分，只需燃烧掉其他反应堆的“采矿”，即铀 238。
“突破”项目的要素。 资料来源：youtube.com
现在，Proryv 项目的总体前景，尤其是 BREST 反应堆的前景受到大量“但是”的限制。
首先，在这个昂贵而复杂的综合体投入运行之前，不可能谈论俄罗斯核能的全球复兴。
现在每个人都对福岛和切尔诺贝利重演的可能性感到恐惧，这迫使我们在慢中子上使用经典的压水反应堆。 顺便说一句，最好由俄罗斯人建造。 但这导致核废料不可避免地增加，铀矿石逐渐枯竭。
BREST-OD-10级设备在世界能源奥林匹斯山上占据一席之地还需要15-300年，甚至几十年的时间。 无能为力 - 这就是民用原子技术革命的条件。
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