Дрібні реактори як альтернатива сучасним реакторам живлення

Дрібні модульні реактори є одним з найпопулярніших напрямків розвитку атомних електростанцій і реакторних технологій.

З 70-х років існування реактори атомної енергії приймали потужну позицію у глобальному балансі виробництва електроенергії. Зростали їх потужність з декількох мегаватів до майже двох гагаватів (хоча були більші проекти).





Сучасна атомна електростанція не тільки блок живлення, де є реакторна установка і турбогенератор. Це орієнтований кластер майстер-класів і галузей, які служать для забезпечення роботи такого потужного агрегату на належному рівні. На будь-якій атомній електростанції є не тільки велика кількість систем безпеки (які, по суті, обіймають принципом надмірності), але й системи забезпечення та підтримки цих систем безпеки. Про кількість і різноманітність систем для нормальної роботи просто мовчить.

Кількість персоналу на таких об'єктах в середньому становить близько 1000 осіб за блок живлення. А якщо на майданчику АЕС можуть бути присутні додаткові виробничі потужності, наприклад, радіоактивний переробний комплекс, окремий акумуляторний об'єкт або навіть дозаторний завод, кількість персоналу буде тільки збільшена.







АЕС Брюс (Канада) – 6,232 МВт (e). На фото представлена важка станція виробництва води.

Здавалося б, якщо рослина економно вигідно і генерує велику кількість електроенергії, що таке лов?

Сучасні атомні електростанції, як великі промислові комплекси, мають суттєві недоліки. В першу чергу це величезна вартість будівлі такого комплексу. Наприклад, вартість будівельного підрозділу 3 Олькілуото атомної електростанції коливається від $3 млрд до $8.5 млрд (не варто враховувати те, що на заводі вже наявні деякі виробничі майстерні та кваліфіковані працівники). Для порівняння вартість LHC склала $ 6 млрд.

Операція та обслуговування таких гігантів вимагає не тільки операційної організації, але й наглядової влади, великої кількості інститутів і дослідницьких центрів для підтримки роботи та безпеки.

У країнах з низьким споживанням електроенергії сучасні атомні електростанції економляться. Я думаю, що читачі можуть уявити, як великі витрати чекають власників атомних електростанцій після закінчення їх життя, коли рослина потребує розбирання, процесу та відходи від електроенергії на атомних електростанціях. Досвід показує, що відключення великих атомних електростанцій зазвичай за розкладом.


Інша реальністьПаралельно з великими електростанціями розроблені десятки установок для військових програм, наприклад, підводні реактори (до 190 МВт) та реактори дослідження. Це призвело до розвитку малих реакторів в майбутньому.

Що це таке? У визначенні IAEA "маленькі" - реактори з електричною потужністю до 300 МВт, "медіум" - до 700 МВт. Однак «SMR» найчастіше використовується як акронім для «малого модульного реактора», призначеного для масового будівництва, як альтернатива комплексному дизайну «атомічного острова» з його сипучих кімнат і корпусів.

MMR – невеликі модульні реактори – установки, розроблені з використанням інтегрованих технологій (реакторів з насосами (або без) та парогенераторами в одному корпусі), які планується виробляти на заводах, використовуючи всі економічні шарм серійного виробництва. Вони можуть бути побудовані самостійно або як модулі в більшому комплексі, з живленням додаються поступово, як це потрібно.

Дрібні реактори можна встановити в будь-який спосіб.



Flexblue - це енергетичний модуль, розташований під водою.



Російський військовий екзотика – це поняття.

Більшість ММР, у порівнянні з великими реакторами, є низькою мірою. Зокрема, проекти таких реакторів передбачають більш тривалий інтервал між перевантаженнями палива (від 2 до 10 років до 12-24 місяців для великих енергоблоків) або укладання палива в цілому для всього життєвого циклу - це вимагає періодичної заміни компактного модуля реактора (всі 10 років або більше).


Нижня специфічна потужність реакторного заводу апріорі робить його безпечнішим, з точки зору інтенсивності енергії (непотужна потужність – менше залишкового тепла після відключення). З точки зору бекенда – порівняно низька кількість накопичених РАО. Силові агрегати цього типу менше залежать від наявності великої кількості охолоджуючої води. Таким чином, вони ідеально підходять для роботи в віддалених частинах світу (і не тільки), наприклад, генеруючи енергію для видобутку. достатня кількість пасивних систем безпеки. У хорошому вигляді (в теорії) ці системи вирішують основну задачу невідкладної ситуації - втрату кінцевого користувача тепла в разі аварії. По суті, хоча системи пасивні, також потребують постійного нагляду та обслуговування. Але варто визнати велику стійкість малих енергоблоків до типової ситуації - повна втрата потужності. Мінімізація технічних комплексних будівельних і монтажних робіт, з урахуванням специфіки регіонів можливого розміщення. Мінімальне обслуговування. Зменшення кількості працівників галузі, необхідних. Можливість значного спрощення процедури декоммісії цих енергоблоків. Дрібні реактори, які мають близьку перспективу реалізації (10-15 років), відносяться до таких типів реакторів корпусу: ПВР (водоводний під тиском), швидкі нейтронні реактори або високотемпературні (в основному з газоохолоджувачем).

р.

Зліво вправо: 1 - водоводний Westinghouse SMR. 2 є гелієм HTMR-100. 3 швидко PRISM.

Оскільки більшість проектів ММР є на концептуальному рівні і вимагають значних R&D в майбутньому для того, щоб принести специфіку на мій наратив, я зосереджуюсь на двох найбільш актуальних, готових проектів.

1) НуСкаль (NuScale Power Inc., США)



Проект заводу NuScale, який раніше назвав MASLWR, являє собою блок з низькопотужним реактором води 45 МВт (el).

Розроблено спільно з Національною інженерною лабораторією Ідаго та Університетом Орегона (США). У 2007 році було створено NuScale Power Inc. для реалізації проекту. Проект був розроблений з 2000 року. Так як це модульний реактор, 12 таких модулів стандартно встановлюються на сайті.



Корпус реактора. Вид вирізається.

Активна зона, парогенератори та компенсатор тиску знаходяться в одному посуді, циркуляційні насоси відсутні. Діаметр корпусу становить 2,9 метрів, висота становить 17,4 метрів.
Теплоносій, опалення в активному поясі, рухається вгору, віддає тепло в парогенераторі, а через нижні канали повертається назад. Природні циркуляції, так.

Активна зона тягнеться з паливних збірок з гарною назвою NuFuel-HTP2. По суті, схожий на дизайн телевізорів для західного PWR блоків, дизайн. Технічна специфікація НРЦ тут. Перевантаження планується здійснити кожні 24 місяці.



реактор NuScale. До речі, виробництво Ареви.



Навантаження на ядро реактора NuScale.

Основна відмінна риса від подібних проектів полягає в тому, що корпус реактора додатково поміщається в товстостінний металевий посуд з нержавіючої сталі. Вся структура знаходиться в басейні, повністю занурюється в воді. Система видалення залишкових тепла складається з двох незалежних пасивних систем.

Р

Системи планового і аварійного видалення тепла.

Наприкінці 2016 року компанія надала регулятору США ліцензію. Це перша ліцензія SMR в США. Цей факт означає, що на цьому етапі проект практично повністю готовий, і має можливість стати справжнім, проданим продуктом.

(2) КАРЕМ-25 (CNEA, Аргентина)

Читач, ймовірно, не чекав бачити цю країну на вершині команди з розвитку MMR, але Аргентина тепер є найближчим часом для роботи модульного реактора 25-мегават.

CAREM-25 - це невід'ємний тип ПВР, будівництво якого почалося в 2014 році в районі Атуча АЕС. Ми можемо самі зателефонувати одержувачу і узгодити зручний час і місце вручення квітів, а якщо необхідно, то збережемо сюрприз.

Проект розроблений як джерело енергії для джерела живлення регіонів з низьким споживанням. Також можна використовувати для експлуатації дозатора.

292382

Реактори та основні системи безпеки.

Активна зона, гідравлічні актуатори регуляторів, і дванадцяти прямими трубчастими вертикальними парогенераторами (з перегрівом пари) розташовані в одній будівлі - відповідно до всіх каналів модульності. У першому контурі природне кровообіг. Корпус реактора має діаметр 3.2 метрів і висоту 11 метрів. Активна зона тягнеться з 61 шестигранної (!) касету палива.



реактор CAREM-25.

CAREM-25 містить пасивні та прості системи безпеки. У разі тяжкої аварії активна зона залишається неприпустимою протягом 36 годин без дії оператора і без зовнішнього живлення. Очікувана частота пошкодження ядра (EPAZ) - реактор 10E-07/рік.

Ланцюгова реакція фіброзії припиняється за допомогою двох незалежних систем - штанги СУЗ і системи введення борону в воді. При нормальних умовах експлуатації не використовується корона.

Резиденційна енергія видаляється пасивною системою PRHRS. Працює на принципі технологічного конденсатора (ізоляційний конденсатор). конденсатори PRHRS розташовані в басейні вгорі контейнера. Система забезпечує видалення тепла з активної зони на 36 годин.



Технологічний конденсатор і басейн системи PRHRS.

Проект також забезпечує пасивну аварійну систему для заливки води в ядро EIS в разі зменшення тиску в корпусі нижче 1,5 МПа - при цьому тиску зламається діафрагма безпеки, а заливається вода з резервуара EIS. У простих умовах гідроємність SAHO.

Перше завантаження заплановане на 2018 рік.

Є багато питань про цей проект. Наприклад, надійність 12 внутрішніх парогенераторів, можливість оглянути та ремонтувати їх.



І це те, що будівля енергоблока виглядає зовні.

Як висновок, варто відзначити, що невеликі реактори дозволять «заряджувати двигун» мирного атома і дати промисловість нову міцність, а меншу потужність, значення коротших термінів будівництва, знизить вартість генерації і змагатиметься з зростаючою популярністю відновлюваної енергії.

Наприкінці 2016 року було створено консорціум з метою реалізації стратегічної об’єктивності запуску комерційної операції малих реакторів з середини 2020 року. До складу входять такі компанії: ТОВА, Bechtel, BWXT, Dominion, Duke Energy Northwest, Фтоор, Holtec International, NuScale Power Generation, PSEG, TVA та Utah Associated Municipal Power Systems. Як бачите, є кілька важливих гравців.

Так дуже рано говорити про яскраве майбутнє, але позитивна динаміка все ще видно.





P.S. І пам'ятайте, що просто змініть наше споживання – разом ми змінюємо світ!

Джерело: geektimes.ru/post/286560/