Zunächst einmal eine Tatsache: Chinas erster schneller Reaktor (China Experimental Fast Reactor) wurde direkt in der Hauptstadt gebaut - im Südwesten von Peking, etwa 45 Kilometer vom Zentrum entfernt. Hier, hinter dem sechsten Transportring, befindet sich das China Institute of Atomic Energy (CIAE). Wenn Sie wollen - ein Analogon des Kurchatov-Instituts, das aus dem geheimen Labor Nr. 2 am nordwestlichen Stadtrand von Moskau hervorgegangen ist.
Der Sonderkorrespondent der Rossiyskaya Gazeta und das Filmteam des Fernsehsenders Russia 24 waren die ersten ausländischen Journalisten, die Zugang zur Nuklearanlage in Peking erhielten. Bisher gab es nur Nuklearspezialisten, die beim Bau und der Einführung des GER halfen.
„Unser Institut für Atomenergie, heute auch Institut für moderne Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften genannt, wurde 1950 gegründet“, begrüßte der Präsident und Direktor der CIAE, Herr Wan Gang, die Journalisten aus Russland. - Ein weiteres sehr wichtiges Datum für uns ist der 27. September 1958, als der erste Schwerwasser-Forschungsreaktor auf dem Territorium des Instituts mit Unterstützung der UdSSR in Betrieb genommen wurde. In derselben 58 wurde hier unter Beteiligung sowjetischer Spezialisten das erste Beschleuniger-Zyklotron gestartet …
"Plan 863": Etappe für Etappe
Jetzt, mehr als fünfzig Jahre später, wurden die ersten Forschungseinrichtungen außer Betrieb genommen. Das Zyklotron wurde nach Angaben des Institutsleiters demontiert, da nur noch ein großer Magnet als Erinnerung übrig geblieben ist. Das Gebäude des ersten Reaktors ist erhalten geblieben, wie wir durch einen großen, gepflegten Institutspark mit sauber gepflasterten Fußwegen sehen konnten. Im mittleren Teil hielten wir eine Minute vor den Marmorbüsten von Atomwissenschaftlern – den Koryphäen ihres chinesischen Atomprojekts.
Sie verbergen ihre Beteiligung an Forschung und Entwicklung nicht, die dazu diente, die ersten Atombomben (1964) und dann Wasserstoffbomben (1967) für die VR China zu entwickeln, im Gegenteil, sie sind stolz darauf. Sowie ein Beitrag zur Schaffung des ersten Atom-U-Boots (1971) für die chinesische Marine und des ersten Satelliten (1971) der Erde, der im Himmlischen Reich gestartet wurde.
Die Hauptaufgabe des von ihm geleiteten Teams ist nun aber, so der Institutsleiter, die Entwicklung der Kernenergie, einschließlich der Kernenergie auf einer neuen technologischen Plattform. In China, betonte Herr Wan Gang, wird in diesem Bereich eine dreistufige Entwicklungsstrategie verfolgt: ein thermischer Reaktor – ein schneller Reaktor – ein thermonuklearer Reaktor.
Was traditionelle Reaktoren betrifft, in denen Uran-235-Kerne durch sogenannte thermische (langsame) Neutronen gespalten werden, sind sie in China längst von einem rein wissenschaftlichen Bereich in den Bereich des kommerziellen Betriebs übergegangen. Nach offiziellen Angaben des Staatskonzerns CNNC auf der AtomExpo-2015 in Moskau sind neun Atomkraftwerke in Betrieb, zwölf sind im Bau, weitere sind in Planung. Ziel ist es, den Anteil der Kernenergie bis 2020 auf sechs Prozent (80 GW) zu steigern und in Zukunft bei diesen Indikatoren Frankreich einzuholen oder sogar zu übertreffen.
Bisher beträgt der Anteil der Kernenergie an der Gesamtenergiebilanz Chinas etwa zwei Prozent. Aber das ist jetzt. Die Lehrzeit, als hier die ersten Atomkraftwerke nach französischen, kanadischen, amerikanischen, russischen Projekten gebaut wurden, geht schnell vorbei. Die meisten der neu gebauten Kraftwerke verwenden bereits Reaktoren und andere wichtige Ausrüstungen chinesischer oder gemeinsamer Entwicklung oder beabsichtigen dies zu verwenden. Das heißt, die erste Stufe - verschiedene Arten von thermischen Reaktoren - hat China ausgearbeitet und bewegt sich im übertragenen Sinne auf die zweite Ebene.
Im Landesplan zur Entwicklung von Hochtechnologien, oder wie er häufiger genannt wird, im „Plan 863“wird die Entwicklung schneller Reaktoren als oberste Priorität aufgeführt. Dieselbe Aufgabe wurde in das mittelfristige Programm zur Entwicklung von Wissenschaft und Technologie für den Zeitraum 2006-2020 aufgenommen.
Sie begannen jedoch bereits Ende der 60er Jahre des letzten Jahrhunderts, sich hinter der Großen Mauer intensiv mit schnellen Reaktoren, die auch als Brüter bezeichnet werden, zu beschäftigen. Zu dieser Zeit war bekannt, dass Leo Szilard im Januar 1943 in den USA von Leo Szilard die Idee einer erweiterten Vermehrung von Kernbrennstoff (Züchter - mit anderen Worten ein Züchter) geäußert und in der UdSSR aufgegriffen wurde. Seit 1949 wurde in der Sowjetunion unter der Leitung des Akademiemitglieds Alexander Leipunsky eine vielschichtige Forschungsarbeit zum Bau schneller Reaktoren durchgeführt. Aber der erste experimentelle Brutreaktor mit einer thermischen Leistung von 0,2 MW wurde am 20. Dezember 1951 in den Vereinigten Staaten im Nuklearzentrum in Idaho in Betrieb genommen.
In der UdSSR wurde vier Jahre später eine ähnliche Anlage in Obninsk (Region Kaluga) in Betrieb genommen, wo sich das Institut für Physik und Energietechnik befindet und wo damals der Akademiemitglied Leipunsky arbeitete. Ein Jahr später wurde an derselben Stelle in Obninsk ein Versuchsreaktor BR-2 gestartet: Als Brennstoff diente metallisches Plutonium und als Kühlmittel wurde Quecksilber verwendet.
Im selben Jahr 1956 begann ein Konsortium mehrerer amerikanischer Unternehmen mit dem Bau eines 65-MW-Fermi-1-Demonstrationsbrüters. Zehn Jahre später ereignete sich darauf ein Unfall mit dem Schmelzen des Kerns. Der Reaktor wurde mit großem Aufwand demontiert, woraufhin das Interesse der amerikanischen Industrie an diesem Thema verblasste.
Unterdessen wurde in der UdSSR eine experimentelle BR-5 gebaut und gestartet (nach dem Wiederaufbau wurde sie als BR-10 bekannt) - in Obninsk. Und am Institut für Atomreaktoren in Dimitrovgrad (Gebiet Uljanowsk) - ein Mehrzweck-BOR-60, in dem MOX-Brennstoff (eine Mischung aus Uran- und Plutoniumdioxid) und flüssiges Natrium als Kühlmittel verwendet wurde. BOR-60 ist noch im Einsatz, und es besteht die Möglichkeit, seinen Betrieb bis 2019 zu verlängern.
Frankreich gab fünf Milliarden Dollar für den Bau eines großen Kernkraftwerks mit einem Superphenix-Reaktor für schnelle Neutronen aus, aber aufgrund von Problemen mit dem mit Plutonium befeuerten Kern wurde diese Anlage 1996 stillgelegt …
Der einzige (weltweit!) in Betrieb befindliche Leistungsreaktor für schnelle Neutronen ist der Reaktor BN-600 im dritten Block des AKW Beloyarsk. Sie ist Rekordhalter bei der Betriebszugehörigkeit – sie ist seit 1980 im kommerziellen Betrieb und kann bis 2030 verlängert werden. Darüber hinaus ist er der bisher leistungsstärkste natriumgekühlte Schnellreaktor.
Zuerst im neuen Jahrhundert
Vorbereitungsverfahren für den Stromstart. Beide Reaktoren wurden im Experimental Design Bureau of Mechanical Engineering geboren, das nach V. I. Afrikantowa. Der Akademiemitglied Fyodor Mitenkov, wissenschaftlicher Direktor des OKBM, wurde 2004 für seinen herausragenden Beitrag zur Entwicklung physikalischer und technischer Grundlagen und zum Bau schneller Neutronenreaktoren mit dem International Global Energy Prize ausgezeichnet.
Wie die Konstrukteure versichern, hat das BN-800-Projekt wichtige Innovationen zur Verbesserung der nuklearen Sicherheit und der Strahlensicherheit umgesetzt. Sie basieren auf passiven Prinzipien, was bedeutet, dass ihre Wirksamkeit nicht von der Zuverlässigkeit des Betriebs von Hilfssystemen und dem Faktor Mensch abhängt.
All dies wurde bei der Entwicklung des GER berücksichtigt – dem ersten und bisher einzigen im 21. Jahrhundert gebauten, getesteten und offiziell in Betrieb genommenen Reaktor für schnelle Neutronen. Darauf ist das Chinesische Institut für Atomenergie besonders stolz und dankt den russischen Kollegen für die tatkräftige Hilfe.
Die ersten Kontakte zwischen Spezialisten der beiden Länder zu diesem Projekt begannen 1992. Der Arbeitsgruppe von russischer Seite gehörten Mitarbeiter des OKBM im. Afrikantov (Nischni Nowgorod), dem St. Petersburger Institut "ATOMPROEKT" und dem Physik- und Energietechnikinstitut (Obninsk, Region Kaluga).
„Unsere Spezialisten hatten zu diesem Zeitpunkt bereits eine Idee für schnelle Reaktoren mit einem Natriumkühlmittel“, sagt Institutsleiter Wan Gang. - Darüber hinaus haben wir Thermohydraulik, Neutronenphysik, Materialwissenschaften, Besonderheiten im Umgang mit Kernbrennstoffen und Spezialausrüstung studiert. Dabei wurden die Ziele des gesamten Projekts geklärt. Zunächst die Errichtung der Reaktoranlage selbst. Als Versuchsreaktor wurde eine thermische Leistung von 65 Megawatt und eine elektrische Leistung von 20 Megawatt festgelegt. Zweitens die Entwicklung neuer Technologien. Drittens, Ausbildung. Und schon im Finale - die geplanten Tests, Forschungen, Experimente. Wir brauchten den GER als Basis, eine Plattform, um mit den nötigen Erfahrungen einen Demonstrations- und dann seriellen kommerziellen Kraftwerksblock von Kernkraftwerken mit schnellen Neutronenreaktoren zu entwickeln.
Wie in Russland nur strenger
Das Konzeptprojekt CEFR wurde von chinesischen Spezialisten entwickelt und den russischen Kollegen zur Prüfung vorgelegt. Anschließend wurde unter Berücksichtigung der eingegangenen Stellungnahmen und Gegenvorschläge das Gesamtkonzept einschließlich der technischen Anforderungen und der Hauptkomponenten des Reaktors in einer gemeinsamen Sitzung im Mai 1993 ausführlich diskutiert und auf höchster Ebene genehmigt.
In der zweiten Hälfte der 90er Jahre begann die Phase des Ingenieurdesigns. Die bereits erwähnten OKBM, St. Petersburg ATOMPROEKT, FEI und OKB Gidropress (Podolsk, Region Moskau) bildeten nach den Worten ihrer chinesischen Kollegen eine "Projektkooperation" und arbeiteten koordiniert, professionell unter Berücksichtigung aller Anforderungen und Wünsche des Kunden. Und die anfänglichen Richtlinien der chinesischen Seite waren noch strenger als die Standards des Strahlenschutzes, Standards für radioaktive Freisetzungen und Entladungen, Notsituationen, die damals in der russischen Atomindustrie galten.
„Da beschlossen wurde, den GER innerhalb der Grenzen von Peking zu bauen, und dies ist nicht nur eine große Stadt – die Hauptstadt Chinas, haben wir besondere Anforderungen an die Gewährleistung der Sicherheit gestellt“, erklärte Xu Mi, leitender Wissenschaftler des CNNC, Akademiker der Chinesische Akademie für Ingenieurwissenschaften bei einem Treffen mit russischen Journalisten. - Obwohl die Wahrscheinlichkeit einer Kernschmelze in diesem Reaktor vernachlässigbar ist, haben wir auf eine passive Nachwärmeabfuhr bestanden. Und - bei der Installation einer Auffangwanne für eine hypothetische Kernschmelze. Die Hauptumwälzpumpen (MCPs) wurden in Russland bestellt, aber im Falle einer Notabkühlung wurden sie gebeten, ein Schwungrad zu ihrer Konstruktion hinzuzufügen, wodurch die Auslaufzeit der MCP, d von Leistungsverlust…
Laut Xu Mi sollte im Falle einer Notfallsituation oder sogar über einen Auslegungsunfall hinaus keine Evakuierung der Bevölkerung erforderlich sein - alles sollte innerhalb des Aggregats oder innerhalb der Grenzen seines Schutzgebiets lokalisiert werden. Die National Nuclear Safety Agency der Volksrepublik China betrachtete eine solche Kampagne nicht als Rückversicherung und unterstützte die Position ihrer Wissenschaftler.
„Schließlich sind es von der Gebäudewand, in der der GER montiert ist, bis zum Zaun, der das Institut umschließt, nur 153 Meter“, betont die Akademikerin mit einem sanften Lächeln. - Und dann leben die Leute einfach. Sie sollen nicht gefährdet werden. Deshalb sind wir heute rückblickend zufrieden, dass die von uns vorgelegten Kriterien den Sicherheitsstandards und Anforderungen an Reaktoren der vierten Generation entsprechen.
Im Juli 2000 wurde in Anwesenheit des russischen Präsidenten Wladimir Putin und des chinesischen Präsidenten Jiang Zemin das GER-Bauabkommen unterzeichnet. Im September desselben Jahres wurde Wan Gang zum Direktor des im Bau befindlichen Reaktors ernannt, heute leitet er das gesamte Institut und erinnert sich ausführlich an die Ereignisse auf seinem Territorium.
- Vom Gießen des ersten Betons bis zum Einbau der Decke über dem Reaktorgebäude (August 2002) vergingen nur zwei Jahre. Ende 2008 wurde die Installation des Reaktorblocks abgeschlossen. Im Mai 2009 begann die Befüllung des Kreislaufs mit Natrium. Im Juni 2010 begannen sie mit der Beladung des Reaktors mit Brennstoff und erreichten bereits am 21. Juli erstmals die Kritikalität. Genau ein Jahr später, am 21. Juli 2011, konnten wir die Kapazität auf 40 Prozent der Nennleistung erhöhen, was für uns damals ein Meilensteinziel war …
Infografik WG / Anton Perepletchikov / Leonid Kuleshov / Maria Pakhmutova / Alexander Emelianenkov
Um dies zu ermöglichen, wurden im Konstruktionsbüro und in den Unternehmen von Rosatom in Zusammenarbeit mit chinesischen Partnern in den Jahren 2003-2005 die Hauptumwälzpumpen des Primär- und Sekundärkreises, Zwischenwärmetauscher, ein Dampferzeuger und Vorrichtungen zum Nachladen wurden entworfen, hergestellt und an ihren Bestimmungsort geschickt Brennstoff - nur sieben Arten von kritischer Ausrüstung in der Reaktoranlage, Instrumentierung und Brennstoff für die ersten drei Ladungen.
Zuvor wurden jedoch technische Projekte des Überwachungs- und Kontrollsystems (MCS des KKW), die technische Auslegung der Reaktoranlage und die technische Auslegung des Hauptgebäudes des Kernkraftwerks entwickelt. Russische Spezialisten haben ihre vertraglichen Verpflichtungen vollständig und fristgerecht erfüllt.
Bringen Sie dem Schüler bei, jemanden zu haben, von dem er lernen kann
Die aus Russland gelieferte Hightech-"Hardware" wäre Eisen geblieben, und ein Kernreaktor wäre kaum ein wirksames Werkzeug für Forscher geworden, wenn nicht rechtzeitig für die Ausbildung des Betriebspersonals gesorgt worden wäre. Und sie haben es lange im Voraus begonnen.
Der derzeitige stellvertretende GER-Direktor für Betrieb und Sicherheit, Wu Chunliang, gehört zur ersten Gruppe der in Russland ausgebildeten leitenden Reaktorsteuerungsingenieure. Im Jahr 2002 wurden sie im RIAR-Schulungszentrum - Dimitrovgrad, Gebiet Uljanowsk ausgebildet. Dort konnten sie auch den Mehrzweckreaktor BOR-60 in Betrieb sehen und sich daran schulen lassen. Dann studierten sie bereits im Rahmen des physikalischen Start-up-Programms an speziellen Ständen des Instituts für Physik und Energietechnik in Obninsk und des Afrikantov OKBM in Nischni Nowgorod.
„Nach der Heimkehr haben wir zusammen mit russischen Spezialisten an der Inbetriebnahme verschiedener GER-Systeme und -Geräte teilgenommen“, sagt Wu Chunliang, der uns in der Leitwarte traf. - Dann haben wir eine Prüfung abgelegt, die von der Nationalen Agentur für nukleare Sicherheit organisiert wurde. Im Jahr 2008 erhielten sie Lizenzen für das Recht, solche Arbeiten durchzuführen und wurden die Kontrolloperatoren der ersten Charge. Und dann wurde die Schulung der zweiten Gruppe von Operatoren bereits zu Hause durchgeführt - hauptsächlich am GER selbst.
Als Ergebnis hat sich laut Wu Chunliang ein komplettes und ganzheitliches Trainingssystem entwickelt. 55 Betreiber, darunter auch Frauen, wurden bereits von der Aufsichtsbehörde zum Betrieb des Versuchsreaktors zugelassen.
Zum Zeitpunkt unseres Gesprächs befanden sich nur zwei Operatoren am Steuerpult, und einer, der Schichtleiter, stand hinter ihnen. Dies reicht, wie sie erklärten, aus, um zuverlässig, ohne Aufhebens und Nervosität alle Parameter der Reaktoranlage zu überwachen und die von Zeit zu Zeit durchgeführten vorbeugenden Arbeiten an Geräten in Sperrgebieten zu überwachen.
Nachdem ich diese Erklärung gehört hatte, konnte ich nicht widerstehen und fragte, was in großen roten Hieroglyphen an der Wand hinter den Bedienern des Kontrollraums geschrieben stand.
- Das ist das Motto oder, wenn man so will, das Lebensprinzip des gesamten Instituts, - lächelte der stellvertretende Direktor des GER und wurde sofort ernst. - Sie können es so übersetzen. Gib zunächst all deine Kraft, ganz für dich selbst, zum Wohle des Vaterlandes und des Staates. Zweitens, immer einen Schritt voraus sein, die Erfahrungen anderer studieren, Neues entdecken und einführen. Und drittens - in allem ehrlich bleiben, Vertrauen schätzen, persönliche Bescheidenheit bewahren.
Ein gutes Motto, sehen Sie.
Und es ist kein überflüssiger Anhang zur Genehmigung des Betreibers einer Kernanlage.
