تصنيع الوقود التجريبي لمفاعل بي إن 1200 السريع من الجيل الرابع

تواصل شركة روساتوم بنجاح الأبحاث المتعلقة بتطوير الوقود النووي للمفاعلات السريعة من الجيل الرابع. بالنسبة لمفاعل BN-1200، يتم اختبار نوعين من الوقود النووي، أحدهما أكسيد MOX الذي يستخدم في مفاعل BN-800، والآخر هو وقود MUPN النيتريد الكثيف. كذلك، يتم العمل على تطوير مفاعل BREST-OD-300 المبرد بالرصاص، والذي يتم بناؤه في إطار مشروع "Breakthrough" الاستراتيجي.

تمكن علماء قسم الوقود من تحقيق تقدم كبير في إثبات فعالية هذين النوعين من الوقود. في مفاعل BN-600 بمحطة بيلويارسك للطاقة النووية، تم تصنيع مجموعة تشعيع OS-4 التي تحتوي على قضبان وقود من MUPN وتتمثل اهميتها الكبرى في زيادة قدرة حرق الوقود النووي لتلبية احتياجات التصميم الأساسي. كما تم تضمين حلول تقنية مبتكرة لضمان إجراء الاختبارات بشكل آمن في مفاعلات الطاقة.
كما تم تصنيع ثلاث مجموعات تجريبية من KETVS-MAK تحتوي على قضبان وقود بحجم قياسي لمفاعل BN-1200 باستخدام وقود MOX. . تتمثل إحدى الخصائص الفريدة لهذه القضبان في إضافة مادة إعادة الإنتاج داخل عمود الوقود، مما يقلل من الأضرار الإشعاعية عليه ويحافظ على كفاءة حرق الوقود. يعتبر هذا الحل مبتكرًا، حيث يتم تطبيقه لأول مرة في مفاعل روسي.

من المقرر أن تخضع خراطيش الوقود الجديدة التي تحتوي على وقود MUPN وMOX، والمصنعة في مجمع الكيمياء بمقاطعة سيبيريا (SGChE JSC) - مؤسسة تابعة لقسم الوقود في شركة روساتوم في سيفيرسك، منطقة تومسك - لاختبارات في مفاعل BN-600 بمحطة بيلويارسك. ومن المتوقع أن يتم التحميل في المفاعل في عام 2025، وستتيح هذه الاختبارات للعلماء دراسة سلوك الوقود في الظروف القصوى مما يساهم في اعتماد الوقود للاستخدام التجاري.

سيُعتبر مفاعل BN-1200 أول مفاعل نيوتروني سريع تسلسلي في العالم، حيث سيكمل تطور مفاعلات الطاقة النووية الروسية من الجيل الرابع، مثل BN-600 وBN-800، في محطة بيلويارسك للطاقة النووية. ومن المقرر أن يبدأ البناء في عام 2027.

أنظمة الطاقة من الجيل الرابع:
تتضمن أنظمة الطاقة النووية من الجيل الرابع تقنيات مبتكرة تهدف إلى زيادة كفاءة استهلاك الوقود، وتعزيز الأمان، وتقليل النفايات المشعة. من المتوقع أن تُحدث هذه الأنظمة طفرة في مجال الطاقة النووية بفضل تعزيز الأمان وتقليل حجم النفايات المشعة. روسيا تعد من الدول الرائدة في تطوير هذه التقنيات، حيث بدأت أعمال التصميم لمفاعل BN-1200M في محطة بيلويارسك للطاقة النووية، بالإضافة إلى بناء مفاعلات جديدة مع دورة وقود نووي مغلقة.
مفاعلات النيوترونات السريعة:
مفاعلات النيوترونات السريعة تمتاز بقدرتها على استخدام المنتجات الثانوية لدورة الوقود (مثل البلوتونيوم) لإنتاج الطاقة بكفاءة عالية. كما أن هذه المفاعلات تمتلك قدرة على "تكاثر الوقود"، مما يعني أنها يمكن أن تنتج وقودًا أكثر مما تستهلكه، مما يجعلها أكثر فاعلية في إنتاج الطاقة.
وقود MOX للمفاعلات "السريعة":
وقود MOX هو خليط من أكسيد البلوتونيوم وأكسيد اليورانيوم المستنفذ. يتم الحصول عليه من إعادة معالجة الوقود المستهلك من مفاعلات VVER التقليدية. بدأ تحميل وقود MOX في مفاعل BN-800 في يناير 2020، ومنذ ذلك الحين تم استبدال جميع مجموعات الوقود تدريجيًا بهذا النوع من الوقود.
وقود MUPN:
وقود MUPN هو نوع من الوقود النووي يعتمد على خليط من اليورانيوم والبلوتونيوم على شكل مركب نيتريد. يمتاز هذا الوقود بكثافة عالية، مما يسمح بزيادة سعة الوقود وتحسين كفاءة المفاعل. تم اختبار هذا الوقود منذ عام 2014 في مفاعل BN-600، مما يساعد في تعزيز فهم كيفية عمله في ظروف التشغيل الفعلية.
دورة الوقود النووي المتوازن (NFC):
تعتبر دورة الوقود النووي المتوازن ابتكارًا من شركة روساتوم، حيث توفر طريقة فعالة لإعادة معالجة الوقود النووي المشع. تهدف هذه التقنية إلى تقليل حجم النفايات المشعة بشكل كبير، وتحسين الأمان البيئي، وتعزيز استدامة إدارة النفايات النووية.