АТОМЭКСПО 2018, часть 2

топ 100 блогов tnenergy09.06.2018 АТГОР и ШЕЛЬФ

АТОМЭКСПО 2018, часть 2
Моделька АТГОР. Слева два газотурбинных модуля, в центре реактор (зеленые шарики - приводы СУЗ, ограничение по высоте не позволяет расположить их стандартным образом), правее него газовоздушный теплообменник.

В первой части я уже упомянул интересный проект мобильного блока АЭС АТГОР от НИКИЭТ. Хотя АТГОР находится на очень ранней стадии разработки (что-то вроде предэкскизного проекта) концепция его весьма интересная и позволяет обсудить некоторые тонкости атомных станций малой мощности.

Довольно очевидно, что с ростом единичной мощности блока удельные затраты на киловатт установленной мощности - падают. Справедливо и обратное - блок малой мощности удельно дороже большого. Один из главных факторов удорожания - необходимость иметь приличное количество охраны для небольшого генератора, другой - необходимость сооружения капитальных, защищенных зданий для перегрузки ОЯТ.

АТОМЭКСПО 2018, часть 2
Позапрошлогодняя презентация по АТГОР - здесь изображен так же вариант стационарно-транспортабельной реакторной установки. За прошедшее время число подключаемых ГТУ вырасло с 5 до 6.

Однако что, если мы избавимся если не от этой навязчивой охраны то хотя бы от зданий, связанных с работой с высокорадиоактивными материалами? Сделать это возможно, если множество АЭС можно целиком перемещать в какую-то позицию, где будет выполнятся перегрузка топлива. Для плавучей АЭС этот процесс в чем-то схож с технологией, отработанной на атомных подводных лодках и ледоколах. Для наземной же АЭС есть как технологические, так и юридические сложности. Прежде всего - масса герметичного блока АЭС должна быть снижена до транспортируемых пределов. Например для предлагаемой АСММ Шельф масса реакторного блока - 375 тонн. Это в принципе транспортируемый вес, но с большими сложностями (нужны хорошие дороги приличной ширины, хорошие мосты, специальные транспортеры, причалы, etc). Идеально было бы снизить вес с учетом биозащиты до 50-100 тонн, что и пытаются сделать в проекте АТГОР - здесь весь мобильного реакторного блока 60 тонн. Другие фишки:

  • Газотурбинные электрогенераторы, работающие либо на дизтопливе, либо на нагретом воздухе из реактора. Воздух греется в теплообменнике

  • В продолжение предыдущего решения - сброс тепла осуществляется без дополнительных градирен или водоемов

  • Запуск АЭС осуществляется с использованием собственных газовых турбин - внешнее питание не нужно. Перевод из транспортного положения в генерацию должен осуществляться за полчаса.

  • Блок имеет полноценную биозащиту, обваловка не нужна

  • Кроме двух “набортных” ГТ-генераторов возможно подключение еще одного трейлера с 4 дополнительными, т.е. общая электрическая мощность может меняться от 200 до 1200 киловатт. Понятно, что возможна когенерация тепла.

  • Кампания топлива - 10 лет.

  • Есть версия стационарно устанавливаемого в работе, но транспортабельного блока с реакторной установкой повышенной мощности.


В основе АТГОР - газовый быстрый реактор с “двухкомпонентным газовым составом”, что намекает на ныне засекреченный космический реактор РУГК. Однако, похоже, что у этой установки есть только некоторые пересечения с космическим реактором, конструктивно это разные машины.

АТОМЭКСПО 2018, часть 2
Среди десятков(!) проектов АСММ от отечественных разработчиков попадаются весьма любопытные. Например эскизик справа внизу застравляет вспомнить "Статус-6"

Впрочем все это великолепие пока несколько сферически-вакуумное. Основной преградой для такого энергоблока являются нормативные требования по безопасности АЭС. Например, перевозка поработавшего реактора - это, фактически, перевозка контейнера с ОЯТ. А раз так - то и требования к конструкции должны быть, как к контейнеру с ОЯТ (регламентируются документом ОПБЗ - 83), например умение выдерживать падение на стальной штырь с высоты 9 метров без разрушения или пожар в течении 30 минут или погружение на 15 метров под воду в течении 8 часов. При всех этих мучениях не должно происходить нарушения геометрии активной зоны и перемещения поглощающих элементов, обеспечивающих подкритичность.


Испытания транспортного контейнера для ОЯТ на всякие аварийные падения, в т.ч. с 10 метров (отметка времени 10.05)

В принципе, такой реактор сделать можно. Но тогда, скорее всего, он будет уже нетранспортабельным по массе и все проблемы исчезнут… вместе с идеей.

Впрочем, ситуация не столько тупикова. НИКИЭТ ведет работу с МАГАТЭ по формулировке новых правил ядерной безопасности, в рамках которых АТГОР имел бы право на существование. Рассматривая жизненный путь транспортабельной АЭС и моделируя поведение реактора в различных нештатных ситуациях при транспортировке инженеры пытаются разработать такую конструкцию и одновременно такие правила, чтобы подобную технику могли эксплуатировать не только военные, проще смотрящие на нормы и правила ядерной безопасности.

АТОМЭКСПО 2018, часть 2

Хочется также сказать пару слов про АСММ “Шельф”. Эта реакторная установка по всей видимости выведена из неназываемого лодочного реактора - при мощности 6,6 мегаватт электрических (что меньше известных лодочных) реактор имеет кампанию топлива всего 6 лет и референтное топливо (т.е. уже применяемое в каких-то других реакторах). Реактор имеет встроенные парогенераторы (как у РИТМ-200) и работает на 2 турбогенератора, которые могут быть встроены в общую защитную оболочку диаметром 8 метров и длиной 14 метров. Либо турбогенераторы могут быть вынесены в отдельное здание, тогда оболочка сокращается по длине до 10 метров, а масса блока получается 375 тонн.

Эта АСММ рассматривается к установке сразу в трех вариантах - подводном, плавающем и наземном, может работать автономно в течении года, после чего необходимо выполнять плановый ремонт, как это делается на больших станциях. Подводный вариант, кстати, позволяет отказаться от охраны станции.

АТОМЭКСПО 2018, часть 2

АСММ “Шельф” хорошо проработана - есть конструкторская документация на реакторную установку, хотя нет на некоторые другие системы, например турбогенераторы. В целом первые “Шельфы” по заверениям НИКИЭТ могут быть поставлены заказчику через 6-8 лет после старта проекта, а в дальнейшем от заказа до исполнения должно проходить 2-3 года.

“Шельф” символизирует собой максимум эффективности, который можно получить от существующих решений, АТГОР - перспективу, которая может быть для АСММ действительно интересной.

АТОМЭКСПО 2018, часть 2
АТОМЭКСПО 2018, часть 2
Полезная табличка с самыми продвинутыми отечественными АСММ и их характеристиками, в т.ч. экономическими. Зоопарк, конечно, знатный.

Однако перейдем к другим проектам.

ПРОРЫВ

По “Прорыву”, а точнее по его части, касающейся быстрых свинцовых реакторов БРЕСТ особых новостей нет. Хотя еще год назад представители «Прорыва» и чиновники поговаривали, что заморозка строительства второй очереди БРЕСТ-300 «ничего не значит, и буквально завтра все будет продолжено», воз и ныне там, хотя теперь обещают, что уж в 2019 строительство второй очереди все же обязательно стартует. Получается, что проект завис между небом и землей: модуль фабрикации смешанного уран-плутониевого топлива строится и монтируется оборудования, реактор есть хотя бы в проекте и поддерживается НИОКР, а модуль переработки ОЯТ испытывает значительные трудности с получением работающей технологии безводной переработки ОЯТ, в т.ч. существует идея строительства промежуточного решения с ПУРЕКС-переработкой, что потребует увеличения бассейна выдержки ОЯТ.

АТОМЭКСПО 2018, часть 2
Пока "БРЕСТ-ОД-300" остается в основном в виде такой вот красивой графики.

Учитывая, что продвигается проект последние 15 лет почти целиком и полностью усилиями Е.О. Адамова, можно предположить, что вероятность реализации проекта (в плане положительного опыта работы всего комплекта БРЕСТ-300) уменьшается, хотя пока формально “Прорыв” остается флагманским проектом Блока Инновация Росатома.

Возможно, стоило начать развивать “свинцовую” линейку с 10-мегаваттного исследовательского реактора, как предлагали оппоненты, но теперь такие решения принимать уже поздновато.

Франция: проблемы с Jules Horowitz Reacteur и неопределенность с атомной энергетикой

Кроме проектов и интересов Росатома интересно было поговорить и про Францию - еще пару десятилетий назад выглядящей не слабее современного Росатома, но заметно сдавшей позиции. Моим собеседником был Jean-Yves Blanc из Комиссариата по атомной и с некоторых пор альтернативной энергии CEA

Jules Horowitz Reacteur является безусловным флагманом среди исследовательских реакторов Европы и должен был быть пущен в 2018 году. Однако, как это часто бывает, в ходе его сооружения возникли разнообразные сложности, в частности — с системами вентиляции и спецвентиляции и электрикой. CEA поменяла подрядчиков и теперь надеется на пуск в 2022 году, хотя и этот срок может быть сорван. Некоторые важные подсистемы реактора (в частности корпус реактора, внутрикорпусные устройства и теплообменники 1-2 контуров) проходят или прошли заводские сдаточные испытания.

АТОМЭКСПО 2018, часть 2
JHR имеет интересную активную зону с нерегулярным расположением ТВС и бериллиевый отражатель. Жан-Ив пояснил, что все же возможностей по облучению быстрыми нейтронами у реактора не будет, но плотность потока (флюэнс) будет сравнима с быстрыми реакторами.

Второй флагманский проект CEA - быстрый натриевый реактор ASTRID, который должен был стать возрождением БН программы Франции на еще большем перепутье. 600-мегаваттная(э) версия, которую разрабатывали несколько лет не нравится правительству по стоимости, и теперь делается 200 мегаваттная версия - даже меньше опытно-промышленного БН “Феникс”, пущенного в 1973 году. Перепроектирование займет очередные несколько лет, восстановление натриевой программы из пепла остановленного Феникса теперь, похоже, откладывается на 30-е годы, с посредственными шансами, что это вообще когда-то случится.

АТОМЭКСПО 2018, часть 2
Всей этой красоты еще одного 600-мегаваттного быстровика мы теперь не увидим :(

Спросил я и про прогнозы по будущему французской атомной энергетики, которая видится очень туманной (не плохой, а именно неопределенной) из России. Оказывается, такой же туманной она представляется и инсайдеру из отрасли: Президент Макрон, по сути, за сохранение атомных мощностей, и в частности поддержал продление парка реакторов до 50 летнего срока эксплуатации Однако министр Юло против. Но, вполне возможно, его скоро уволят, и все будет хорошо. EDF (оператор французских станций) устраивает неопределенность и затягивание, скажем так, решений о строительстве новых АЭС во франции — у них хватает зарубежных контрактов, а стройки во франции сегодня связывают с необходимостью закрывать старые станции, что для обремененного долгами EDF неудобно. Короче, все зависит от политиков, но в целом, видимо, атомную отрасль франции ждет очень долгий боковой дрейф.

ИТЭР

По иронии судьбы ИТЭР строят в 2 километрах от одной из главной площадок CEA и реактора JHR, так что поговорим о нем.

Для меня самым интересным было услышать из первых уст оценки по скорости движения и перспективам ИТЭР. Сегодня проект выглядит довольно здоровым и глава Российского агентства ИТЭР А.В. Красильников считает, что точка невозврата уже пройдена и проект будет завершен, вопрос лишь - насколько в срок. Хотя дата первой плазмы (декабрь 2025) пока выглядит реалистичной, уже сегодня для ее достижения приходится придумывать уплотненный график монтажа реактора, т.к. в текущих задачах уже наметилось отставание примерно в 6-10 месяцев. В частности, снова отстают здания.

АТОМЭКСПО 2018, часть 2
Основное здание ИТЭР - шахта реактора в центре кадра снова отстает от графика.

Главное проблемой ИТЭР на сегодня является недофинансирование американцами своей части - это началось еще в 2017 году и продолжается в 2018. Американцы перестали вносить денежный вклад и заморозили работы по оборудованию, которое должно быть поставлено после первой плазмы, но стараются поддерживать производство тех частей, которые нужны уже сегодня. При этом одна из важных систем TCWS (это система водяного охлаждения бланкета дивертора и стенок вакуумной камеры, которая будет снимать до 750 мегаватт, в силу ядерного характера установки - дорогая и сложная) была передана от США сначала в международное агенство ИТЭР, а затем европейским исполнителям. Эта передача важна с точки зрения разработки механизмов продолжения сооружения ИТЭР в случае ухода одного из партнеров.

АТОМЭКСПО 2018, часть 2
Американский дизайн системы водяного охлаждения токамака и европейский редизайн. К сожалению передача системы неизбежно влечет за собой редизайн и задержку.

Впрочем, тут есть один важный момент. Передаваемое в разработку/изготовление оборудование должен продолжать финансировать партнер, который взял на себя это в самом начале - а как, скажем, это смогут делать американцы, если администрация президента режет деньги на ИТЭР?

Впрочем, у этого случая есть и более позитивные для нас грани. Например, гигантский европейский подпроект по сооружению рекордных инжекторов нейтралов на отрицательных ионах подвергается критике. Технология сложная, и не смотря на то, что вроде как Европа идет правильным путем увеличивающихся прототипов (BATMAN-ELISE-SPIDER-MITICA), конструкция ИТЭРовских инжекторов уже не просто утверждена - ее элементы уже в производстве, хотя в работе сегодня только прототип ELISE и у него есть проблемы.

В то же время в Новосибирском ИЯФ продолжается сооружение инжектора отрицательных ионов примерно на напряжение, которое нужно для ИТЭР и на ¼ тока ИТЭР. В случае, если Европа забуксует, новосибирский вариант вполне может стать спасительной соломинкой и механизм передачи системы в другую страну здесь никак кстати.

В общем вполне возможно, что проект ИТЭР, и так уже принесший довольно много высокотехнологичных разработок и производств в Россию поможет еще одной.

продолжение следует

Оставить комментарий



Архив записей в блогах:
Ребята, я совсем забыл рассказать вам про наш Атлас!!! Он уже месяца два как вышел, а я все торможу. Короче, есть официальный пресс-релиз: "Коллектив Беломорской биологической станции МГУ рад сообщить о выходе нового Атласа флоры и фауны Белого ...
Все формальности, касающиеся допуска сборной России к участию в Олимпийских играх в Рио-де-Жанейро, должны быть завершены в понедельник-вторник. Об этом заявил министр спорта РФ Виталий Мутко. "Сегодня-завтра все формальности по допуску команды на Олимпиаду в Рио-де-Жанейро должны быть ...
Аристотель был учителем Александра Македонского. Причем учил он его не только наукам, но и полезным в жизни вещам. К примеру, усиленно вещал, что женщины – это, конечно, хорошо, но с ними надо поосторожнее. Подобные высказывания разозлили Кампаспу, которая на тот момент была главной ...
Style At Home ...
Заслуживающий доверия источник. ...