نموذج أولي لمفاعل التوليد السريع

لوضع خطة لمفاعل PFBR، شكّل الدكتور راجا رامانا ، سكرتير إدارة الطاقة الذرية آنذاك، فريقًا توجيهيًا من العلماء في ديسمبر 1979. ونُشر تقرير الفريق عام 1980، ثمّ طوّره فريق عمل PFBR، ليُقدّم مقترحًا للتصميم عام 1983. وبناءً على التحقق من صحة التصميم وتحليله، قُدّم تقرير مشروع مفصّل عام 1985 للحصول على الموافقة المالية، والذي خضع لمزيد من الاختبارات والدراسات، ما أسفر عن تقرير مشروع مفصّل مُنقّح لمفاعل PFBR نُشر عام 2002، وحصل على الموافقة المالية من حكومة الهند في سبتمبر 2003، مع توقّع اكتماله عام 2010. ^{[ 20 ]} استلهم تصميم مفاعل PFBR الدروس المستفادة من تشغيل مفاعل كالباكام الصغير (KAMINI) ذي القدرة المنخفضة ^{[ 5 ]} ومفاعل اختبار المولد السريع (FBTR). ^{[ 6 ]}

اكتمل تصنيع مكونات المفاعل وتوريد معدن الصوديوم بحلول عام 2010 متأخرًا عن الجدول الزمني المحدد، ^{[ 21 ]} إلا أن المشروع واجه سلسلة أخرى من التأخيرات، ^{[ 22 ]} بما في ذلك تأخيرات فنية، مثل تأخيرات تشغيل دوائر الصوديوم والتسخين المسبق للوعاء الرئيسي، ^{[ 21 ]} وتأخيرات ناجمة عن تغييرات تنظيمية، مثل لوائح هيئة تنظيم الطاقة الذرية (AERB) المتعلقة بتصاميم السلامة المقاومة للزلازل في أعقاب حادثة فوكوشيما ، ^{[ 23 ] [ 24 ]} ومشاكل في إنتاج البلوتونيوم وتصنيع الوقود. ^{[ 25 ]} كما تضاعفت التكلفة أكثر من مرتين، من 3500 كرور روبية إلى 8181 كرور روبية بحلول موعد اكتماله في عام 2024، أي بعد ما يقرب من 20 عامًا من بدء بنائه. ^{[ 13 ]}

كان رئيس الوزراء ناريندرا مودي في كالباكام في 4 مارس 2024 لمشاهدة بدء تحميل قلب المفاعل النووي لأول مرة، إيذانًا ببدء المرحلة الثانية من برنامج الهند للطاقة النووية ذي المراحل الثلاث. ^{[ 26 ]} وفي 31 يوليو 2024، وافقت هيئة تنظيم الطاقة الذرية على إضافة الوقود النووي وبدء التفاعل المتسلسل. ^{[ 27 ]} إلا أن مشكلات فنية جديدة ظهرت، وبعد حلها، سمحت الهيئة لمفاعل بهافيني ببدء التحميل النهائي للوقود الذي بدأ في 18 أكتوبر 2025. وحقق المفاعل أول حالة حرجة في 6 أبريل 2026. ^{[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]}

ستُجرى بعض التجارب الفيزيائية ذات القدرة المنخفضة بمجرد تحقيق التفاعل النووي المتسلسل المستدام. وتتمثل الخطوة التالية في ربط المفاعل بشبكة الكهرباء وبدء إنتاج الطاقة على أساس تجاري، رهناً بموافقة هيئة تنظيم الطاقة الذرية. سيشهد موقع كالباكام بناء مفاعلين إضافيين من مفاعلات التوليد السريع بعد أن تقتنع هيئة الطاقة الذرية بأداء المفاعل. ^{[ 31 ]} من المخطط بناء أول مفاعلين من مفاعلات التوليد السريع في كالباكام، بعد عام من التشغيل الناجح لمفاعل التوليد السريع ذي التدفق الجزئي. ومن المخطط بناء أربعة مفاعلات أخرى من مفاعلات التوليد السريع بعد عام 2030، في مواقع سيتم تحديدها لاحقاً. ^{[ 32 ]}

المفاعل من نوع LMFBR ذي حوض تبريد، ويحتوي على 1750 طنًا من الصوديوم. صُمم المفاعل لتوليد 500 ميغاواط من الطاقة الكهربائية، بعمر تشغيلي يبلغ 40 عامًا، وسيحرق وقودًا مختلطًا من اليورانيوم والبلوتونيوم (MOX) ، وهو مزيج من أكسيد البلوتونيوم (PuO). ₂ وUO_٢. من المتوقع أن يبلغ معدل استهلاك الوقود ١٠٠ جيجاواط يوم/طن. يتولى مرفق تصنيع الوقود (FFF)، التابع لمركز بهابها للأبحاث الذرية (BARC) في تارابور، مسؤولية تصنيع قضبان الوقود. ويتبع مرفق تصنيع الوقود (FFF) "مجلس إعادة تدوير المواد النووية" التابع لمركز بهابها للأبحاث الذرية، وقد سبق له أن تولى مسؤولية تصنيع أنواع مختلفة من قضبان الوقود. في أوائل عام ٢٠٢٣، أنجز مرفق تصنيع الوقود (FFF) في تارابور بنجاح تصنيع ١٠٠,٠٠٠ عنصر وقود لمفاعل PFBR. ^{[ ٣٣ ]}

يتميز النموذج الأولي لمفاعل التوليد السريع بمعامل فراغ سالب ، مما يضمن مستوى عالٍ من السلامة النووية السلبية . وهذا يعني أنه عند ارتفاع درجة حرارة المفاعل (فوق درجة غليان الصوديوم)، تنخفض سرعة تفاعل الانشطار المتسلسل، مما يؤدي إلى انخفاض مستوى الطاقة ودرجة الحرارة. ^{[ 34 ]} وبالمثل، قبل أن تتشكل حالة فراغ موجبة محتملة نتيجة لحادث فقدان كامل للمبرد ، يتم توفير معدلات تدفق كافية للمبرد باستخدام قصور المضخة التقليدي، إلى جانب فتحات دخول متعددة، لمنع سيناريو الحادث المحتمل المتمثل في انسداد واحد يوقف تدفق المبرد. ^{[ 34 ]}

يتكون نظام إزالة حرارة الاضمحلال في مفاعل الأمان النشط من أربع دوائر تبريد مستقلة، سعة كل منها 8 ميغاواط حراري. ^{[ 35 ]} وتشمل وسائل الدفاع النشطة الأخرى ضد احتمالية التغذية الراجعة الإيجابية نظامي إيقاف تشغيل SCRAM مستقلين ، مصممين لإيقاف تفاعلات الانشطار بفعالية في غضون ثانية واحدة، مع ضرورة تبريد حرارة الاضمحلال المتبقية لعدة ساعات بواسطة الدوائر الأربع المستقلة.

إن تبريد مفاعل PFBR بالصوديوم السائل يفرض متطلبات أمان إضافية لعزل سائل التبريد عن البيئة، لا سيما في حالة حدوث حادث تسرب لسائل التبريد ، إذ ينفجر الصوديوم عند ملامسته للماء ويحترق عند ملامسته للهواء. وقد وقع هذا الحادث الأخير في مفاعل مونجو في اليابان عام 1995. ومن الاعتبارات الأخرى المتعلقة باستخدام الصوديوم كمبرد امتصاص النيوترونات لتوليد النظير المشع ^24.Na ، الذي يبلغ عمر النصف له 15 ساعة. ^{[ 36 ]}