La Russie a fait une percée dans l'énergie nucléaire

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-16 16:04

Le projet "Breakthrough" - le réacteur nucléaire Brest-300 en construction près de Tomsk, ouvrira une nouvelle page dans le secteur énergétique de la Terre. La Russie est en train de créer le premier Perpetuum Mobile au monde d'une capacité de 300 MW - une centrale nucléaire à cycle du combustible fermé. Le projet au nom explicite "Breakthrough" promet une énergie sans danger, sans extraction d'uranium et dépasse ses concurrents depuis des décennies…

Quarante-trois hectares de territoire, des murs monolithiques gris, des aménagements à profusion dans le ciel, des grues et 600 ouvriers. Trois ans plus tard, dans ce lieu, dans une ville fermée Seversk, à 25 kilomètres de Tomsk, va commencer à travailler le premier au mondePerpetuum Mobile d'une capacité de 300 mégawatts est une centrale nucléaire avec un cycle du combustible fermé et du plomb fondu comme réfrigérant. L'entreprise est qualifiée d'expérimentale, car les supertechnologies pour elle ne sont jusqu'à présent calculées que sur des modèles mathématiques. Cependant, après les avoir vérifiés sur un réacteur en fonctionnement, nos scientifiques nucléaires recevront une centrale nucléaire de référence d'une nouvelle génération, en rupture avec les concurrents de Toshiba, Areva et consorts depuis des décennies. Le projet, qui a un nom explicite " Percée", promet de l'énergie sans dangeret, surtout, sans extraction d'uranium.

Les sceptiques et l'atome pacifique

Quelques mots pour ceux qui considèrent l'atome paisible comme une relique. Les besoins énergétiques de l'humanité doublent tous les 20 ans. La combustion du pétrole et du charbon entraîne la formation annuelle d'environ un demi-milliard de tonnes de dioxyde de soufre et d'oxydes d'azote, soit 70 kilogrammes de substances nocives pour chaque habitant de la terre. L'utilisation de centrales nucléaires supprime ce problème. De plus, les réserves de pétrole sont limitées et l'intensité énergétique d'une tonne d'uranium 235 est approximativement égale à l'intensité énergétique de deux millions de tonnes d'essence.

Le coût est également important. Dans une centrale hydroélectrique, un kilowattheure d'électricité coûte de 10 à 25 kopecks, mais le potentiel hydroélectrique du monde développé est pratiquement épuisé. Dans les stations de charbon ou de mazout - 22 à 40 kopecks, mais des problèmes environnementaux surviennent. Dans les centrales éoliennes et solaires industrielles - 35-150 kopecks, un peu cher, et qui garantit un vent constant et l'absence de nuages. Le coût de revient de l'énergie atomique est de 20 à 50 kopecks, elle est stable, crée beaucoup moins de problèmes environnementaux que la combustion de pétrole et de charbon, son potentiel est illimité.

Enfin, l'atome pacifique russe s'est avéré presque hors de compétition. En 2010, quand, après une vague de froid de 24 ans, de nombreux pays ont à nouveau voulu construire des centrales nucléaires, nos réacteurs se sont avérés moins chers et pas pires que les prototypes japonais, français et américains. De plus, contrairement à nos concurrents, nous , toutes ces années, nous avons construit des centrales nucléaires - Rosatom avait quelque chose à montrer à un client potentiel.

La direction de l'entreprise d'État a éliminé avec compétence le handicap qui en résultait. En conséquence, Westinghouse Electric a fait faillite l'année dernière. Toshiba, qui a racheté auparavant Westinghouse Electric, est en route. La situation financière d'Areva n'est pas non plus enviable. D'autre part, des délégations de 52 pays sont venues à Atomexpo-2016. 20 de ces pays n'ont pas encore d'énergie nucléaire. Ils apparaîtront désormais pour la première fois dans Egypte, Vietnam, Turquie, Indonésie, Bangladesh - nos centrales nucléaires russes.

L'enfer profond

Le principal problème de l'énergie nucléaire aujourd'hui est le carburant … Il y a 6, 3 millions de tonnes d'uranium économiquement récupérable sur terre. Si l'on tient compte de la croissance de la consommation, elle durera environ 50 ans. Le coût est d'environ 50 $ le kilogramme de minerai aujourd'hui, mais comme des gisements moins rentables sont impliqués dans l'extraction, il passera à 130 $ le kilogramme et plus. Il y a bien sûr des réserves minières, et pas des petites, mais elles ne sont pas éternelles.

L'uranium est difficile à extraire ou très dur … Dans la roche de minerai d'uranium, il y a environ 0,1-1 pour cent, plus ou moins. Le minerai se trouve à une profondeur d'environ un kilomètre. Les températures dans les mines sont supérieures à 60 degrés Celsius. La roche extraite doit être dissoute dans de l'acide, le plus souvent de l'acide sulfurique, afin d'isoler le minerai d'uranium de la solution. Dans certains gisements, l'acide sulfurique est immédiatement pompé dans le sol, de sorte qu'il peut ensuite être emporté avec l'uranium dissous. Cependant, il existe des roches uranifères qui ne se dissolvent pas dans l'acide sulfurique…

Enfin, dans l'uranium purifié uniquement 0,72 pour cent l'isotope requis est l'uranium-235. Le même sur lequel fonctionnent les réacteurs nucléaires. Le mettre en évidence est un casse-tête distinct. L'uranium est transformé en gaz (hexafluorure d'uranium) et passé à travers des cascades de centrifugeuses tournant à une vitesse d'environ deux mille tours par seconde, où la fraction légère est séparée de la fraction lourde. La décharge - l'uranium-238, avec une teneur résiduelle en uranium-235 de 0,2-0,3%, a été simplement jetée dans les années 50. Mais ensuite, ils ont commencé à le stocker sous forme de fluorure d'uranium solide dans des conteneurs spéciaux à ciel ouvert. Depuis 60 ans, la terre a accumulé environ deux millions de tonnes de fluorure d'uranium 238 … Pourquoi est-il conservé ? Ensuite, cet uranium-238 peut devenir du combustible pour les réacteurs nucléaires rapides, avec lesquels jusqu'à présent les scientifiques nucléaires ont eu une relation difficile.

Au total, 11 réacteurs industriels à neutrons rapides ont été construits dans le monde: trois en Allemagne, deux en France, deux en Russie, un au Kazakhstan, au Japon, en Grande-Bretagne et aux États-Unis. L'un d'eux, le SNR-300 en Allemagne, n'a jamais été lancé. Huit autres sont arrêtés. Deux ouvriers sont partis … Où pensez-vous? C'est vrai, sur Centrale nucléaire de Beloyarsk.

D'une part, les réacteurs à neutrons rapides sont plus sûrs que les réacteurs thermiques conventionnels. Il n'y a pas de haute pression à l'intérieur, il n'y a pas de risque de réaction vapeur-zirconium, etc. En revanche, l'intensité des champs neutroniques et la température dans la zone de travail sont plus élevées; l'acier, qui conserverait ses propriétés sous les deux paramètres, est plus difficile et plus coûteux à fabriquer. De plus, l'eau ne peut pas être utilisée comme réfrigérant dans un réacteur à neutrons rapides. Reste: mercure, sodium et plomb. Le mercure est éliminé en raison de sa forte corrosivité. Le plomb doit être conservé à l'état fondu - la température de fusion est de 327 degrés. Le point de fusion du sodium étant de 98 degrés, tous les réacteurs à neutrons rapides ont jusqu'à présent été fabriqués avec un caloporteur au sodium. Mais le sodium réagit trop violemment avec l'eau. Si le circuit était endommagé… Comme cela s'est produit au réacteur japonais "Monju" en 1995. En général, les plus rapides se sont avérés trop difficiles.

Ne t'inquiète pas ne gèlera pas

"Ne vous inquiétez pas, le plomb dans notre réacteur Brest-300 non seulement ne se solidifiera jamais, mais il ne refroidira jamais en dessous de 350 degrés", a déclaré le chef du projet BREST-OD-300 à Lente.ru Andrey Nikolaev … - Les régimes et systèmes spéciaux en sont responsables. Il s'agit d'un tout nouveau projet qui n'a rien à voir avec les réacteurs au plomb-bismuth qui se trouvaient sur les sous-marins. Ici, tout a été développé en tenant compte des derniers développements, technologies et réalisations. Ce sera le premier réacteur rapide au monde refroidi au plomb … Ce n'est pas pour rien qu'on l'appelle "Breakthrough". Avant vous se trouve une entreprise du futur - une centrale nucléaire de quatrième génération avec fermé cycle du combustible.

Je n'avais pas le droit de grimper sur le chantier - c'est une information classifiée. Ils n'avaient pas non plus le droit de prendre des photos, donc les photos ne sont pas les miennes. Ils ont été fabriqués par une personne à qui l'on a expliqué à l'avance sous quels angles il est possible de capturer un objet, et sous quels angles il est impossible. Mais Andrey Nikolaev a expliqué en détail pourquoi et dans quel ordre les trois centrales de Proryv sont construites et comment une centrale nucléaire peut fonctionner sans uranium.

L'entreprise se composera de trois usines: usine de production de combustible, réacteur lui-même et usine de retraitement du combustible. L'usine de production de combustible fabriquera une toute nouvelle composition d'éléments combustibles, qui n'avait aucun analogue dans le monde. Il s'agit d'un combustible mixte nitrure uranium-plutonium - MNUP. La matière fissile du nouveau réacteur sera plutonium … Et l'uranium-238, lui-même non fissile, sera irradié par des neutrons thermiques et se transformera en plutonium-239. C'est-à-dire que le réacteur Brest-300 produira de la chaleur, de l'électricité et, en plus, , préparez le carburant pour vous-même.

Deux oiseaux avec une pierre

Dans le monde d'aujourd'hui travaillent 449 réacteurs nucléaires industriels pacifiques et 60 autres sont en construction. Lors de l'exploitation de ces réacteurs, passés et futurs, un problème planifié se pose: les assemblages combustibles usés. Tout d'abord, ils sont placés dans des bains spéciaux, où ils « se refroidissent » pendant plusieurs années. Ensuite, les éléments combustibles « refroidis » sont stockés dans des installations de stockage « sèches », où ils s'accumulent en grande quantité. La capacité de traitement des assemblages de déchets est plusieurs fois moindre que nécessaire. Pourquoi? Parce que c'est très difficile et coûteux.

Le projet Breakthrough construira sa propre usine de traitement de combustible. Comme vous pouvez le deviner, Cette usine ne détruira pas seulement le combustible brûlé, mais donnera des matières premières pour de nouveaux assemblages … Les vieux crayons combustibles seront dissous dans de l'acide, éventuellement sulfurique, puis à l'usine, en utilisant des technologies chimiques complexes, la solution sera séparée élément par élément. L'inutile est conditionné et enterré, le nécessaire est utilisé. En plus des matières premières pour le nouveau combustible, l'entreprise extraira des anciens assemblages les isotopes les plus rares d'éléments lourds qui sont demandés en médecine, en science et en industrie.

Soit dit en passant, la puissance du réacteur de 300 mégawatts n'a pas été choisie par hasard. A cette puissance, il produira autant de plutonium qu'il en consommera. Le même réacteur avec une puissance plus élevée produira plus de combustible qu'il n'en consommera. Ainsi, une fois chargé, le réacteur de Brest fonctionnera comme un Perpetuum Mobile ordinaire. Seule une petite quantité d'uranium appauvri sera nécessaire. Eh bien, et l'uranium-238, comme je l'ai déjà mentionné, est accumulé par l'industrie nucléaire en une telle quantité qui durera éternellement.

Grande casserole

- Pour que vous puissiez imaginer un réacteur, - continue Andrei Nikolaev. - Il s'agit d'un bac de 17 mètres de haut et 26 mètres de diamètre. Des assemblages combustibles y seront descendus. Un échangeur de chaleur - du plomb fondu circulera à travers celui-ci. Tous les équipements de et vers la production russe uniquement. Ce sera un réacteur totalement sûr avec une marge de réactivité inférieure à l'unité. Autrement dit, conformément aux lois de la physique, il n'a tout simplement pas assez de réactivité pour accélérer. Des accidents à grande échelle ne sont pas possibles. L'évacuation de la population ne sera jamais nécessaire. Tout échec, s'il se produit, ne dépassera pas les limites du bâtiment de l'entreprise. Même les émissions dans l'atmosphère à la suite d'un accident hypothétique ne se produiront pas.

Un nettoyage automatique du fluide caloporteur sera introduit dans le réacteur Brest-300. Le liquide de refroidissement du nouveau réacteur, c'est-à-dire le plomb, n'aura jamais besoin d'être remplacé. Cela élimine un autre gaspillage problématique de l'énergie nucléaire traditionnelle - LRW.

Les problèmes sont résolus en cours de route

Les auteurs du projet Brest-300 sont NIKIET du nom de Dollezhal. L'argent est alloué à temps, la construction avance au rythme prévu, l'usine de fabrication de combustible sera la première à démarrer. Le lancement du réacteur est prévu pour 2024 … Ensuite, le module de retraitement du combustible sera terminé. Parallèlement à la construction, les travaux de R&D se poursuivent. À la suite de ces travaux, des modifications sont apportées périodiquement à la construction, de sorte que le moment final final n'est pas nommé.

Le projet de Brest a des détracteurs dans les milieux académiques. Cela est compréhensible, le projet a remporté le concours, auquel ont participé plusieurs autres instituts éminents. Les critiques disent que les technologies utilisées à Brest sont inachevées. En particulier, ils remettent en question l'utilisation du plomb fondu comme caloporteur, et ainsi de suite. Nous n'entrerons pas dans les détails, ils sont trop complexes et ambigus. D'un autre côté, pourquoi ne devrions-nous pas faire confiance à nos scientifiques atomiques ? Tous les projets que l'URSS, et ensuite la Russie, ont réalisés dans l'industrie nucléaire, avaient une longueur d'avance sur leurs homologues occidentaux et orientaux. Alors, quelle raison avons-nous de croire que les choses vont se passer différemment cette fois-ci ? Il me semble que vous devriez juste être heureux pour Rosatom et TVEL et en même temps pour vous-même, car c'est notre société.