proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Авторские права
  Агентство  ПРоАтом. 27 лет с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





PRo IT
Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС

Вышла в свет книга Б.И.Нигматулина и В.А.Пивоварова «Реакторы с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. История трагедии и фарса». Подробнее 
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия»
и сайта proatom.ru.
E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[04/10/2005]     Проекты МАГАТЭ в поддержку разработок инновационных реакторов

В.В.Кузнецов, Международное Агентство по атомной энергии (МАГАТЭ)

Продолжающийся интерес к разработкам и анализу возможных применений реакторов малой и средней мощности (РМСМ) находит свое отражение в ряде проектов департамента Атомной Энергии МАГАТЭ. В данной статье приведен краткий обзор этих проектов, включая новый отчет МАГАТЭ о статусе разработки концепций и проектов инновационных РМСМ и координированный исследовательский проект (Coordinated Research Project) по разработке малых реакторов без перегрузки на площадке.

Лучше меньше, да лучше

Возобновление интереса к разработкам и анализу возможных применений реакторов малой и средней мощности (РМСМ) в настоящее время наблюдается в ряде стран, таких как Аргентина, Индия, Корея, Россия, США, Франция, Япония и ряде других. В недалеком прошлом генеральным направлением разработки технологии атомных реакторов для АЭС считалось увеличение их единичной мощности с целью получения выигрыша за счет «экономии масштаба», что привело к появлению проектов АЭС с реакторами единичной мощностью до 1600 МВтэ. Разработка РМСМ, например, в рамках международного проекта Генерация-4, указывает прямо противоположное направление – в сторону малой эквивалентной единичной мощности, ограниченной 700 МВтэ. Основные аргументы разработчиков РМСМ1 – следующие:

• Движущими силами прогнозируемого роста мирового энергопотребления являются увеличение народонаселения и рост экономики в развивающихся странах, при этом многие из этих стран в настоящее время характеризуются ограниченной энергоемкостью электрических сетей;

• У многих развивающихся стран имеются лишь ограниченные средства для инвестиций, тем более в твердой валюте. В этих условиях и с учетом либерализации энергетического рынка РМСМ может оказаться не просто предпочтительным, но и единственно возможным выбором для развития атомной энергетики;

• В развитых странах либерализация рынка требует большей гибкости в единичных мощностях и применениях АЭС, что как раз и могут обеспечить РМСМ. В частности, модульные РМСМ позволяют постепенно наращивать мощности АЭС, тем самым «растягивая» потребность в инвестициях во времени и соответственно снижая финансовый риск;

• РМСМ привлекательны для неэлектрических применений как на ближайшую (опреснение морской воды, централизованное отопление), так и на более отдаленную перспективу (производство водорода, конверсия органического топлива и т.п.);

• Новую технологию невозможно сразу развернуть в большом масштабе. Отработка инновационных технологий на реакторах-прототипах малой мощности во многих случаях является необходимым шагом для их последующего внедрения в вариантах с большей единичной мощностью.



Рис. 1. Варианты плавучих энергоблоков разрабатываются не только для легководных, но и для свинцово-висмутовых РМСМ, например, для СВБР-75/100 (интегральный реактор мощностью 75-100 МВтэ, ГНЦ ФЭИ – ОКБ «Гидропресс» Россия [3]), как показано на данном рисунке.

В настоящее время в 15 индустриальных и развивающихся странах изучаются и разрабатываются более 50 концепций и проектов инновационных РМСМ. Разработка ведется для РМСМ самых различных типов, включая водоохлаждаемые, газоохлаждаемые реакторы, а также РМСМ с жидкометаллическим теплоносителем и некоторые нетрадиционные концепции. Чтобы преодолеть негативные факторы, связанные с отсутствием экономии масштаба в РМСМ, предлагается использование инновационных проектных решений, позволяющих существенно упростить конструкцию АЭС, использовать модульный подход и стандартное оборудование для достижения экономии массового производства. В частности, рассматривается ряд подходов, позволяющих в большей степени опереться на внутренне присущие свойства и пассивные системы обеспечения безопасности, например, для контроля реактивности и останова реактора, отвода тепла и увеличения запаса до потери работоспособности твэлов и других элементов АЗ. Некоторые РМСМ позволяют обеспечить длительную кампанию при работе без перегрузок и перестановок топлива в АЗ, в т.ч. за счет использования выгорающих поглотителей или высокого внутреннего воспроизводства топлива. Такие реакторы могут в определенной степени гарантировать суверенитет тем странам, которые предпочтут получать топливо на основе лизинговых соглашений, а не развивать свой собственный топливный цикл. Кроме того, они привлекательны с позиции обеспечения адекватных гарантий нераспространения в сценарии крупномасштабного глобального развертывания ядерной энергетики.

Энциклопедия РМСМ

Цель нового отчета МАГАТЭ о статусе разработки концепций и проектов инновационных РМСМ состоит в том, чтобы предоставить Государствам – членам объективную информацию о тенденциях и целях разработок инновационных РМСМ, ведущихся во всем мире, представить выполненные разработчиками описания концепций и проектов инновационных РМСМ с указанием статуса их разработки.

Все описания РМСМ в новом отчете будут выполнены согласно новому плану, который предусматривает представление не только подходов к обеспечению требуемой безопасности и высоких экономических показателей, но также и технических особенностей и подходов, которые определяют потребность в материальных ресурсах, объем и состав производимых отходов, возможные неблагоприятные воздействия на окружающую среду, защищенность от распространения ядерных материалов и физическую защиту РМСМ. Кроме того, предусмотрено описание одного или нескольких вариантов топливного цикла, а также представление подробного списка опорных технологий, некоторые из которых могут быть общими для различных РМСМ, разрабатываемых в различных странах. В отчете будет проведена идентификация общих опорных технологий РМСМ, что может способствовать их более успешной разработке за счет расширения международного сотрудничества и использования общей экспериментальной и программно-методической базы. План также предусматривает описание систем для неэлектрических применений и характерных потребительских особенностей РМСМ, таких как модульность или гибкость в применениях, транспортабельность, возможность фабричной сборки и/или работы без перегрузок в течение длительного интервала и т.п.



Рис. 2. Концепция кассетного реактора, в которой перестановки ТВС заменены перестановками кассет, имеющих корпус, при длительном (5-10 лет) интервале работы без погрузки топлива. Разработка компаний Mitsubishi Heavy Industries и Hitachi (Япония) [5].

Отчет не предусматривает каких-либо ограничений по типам реакторов, возможные сроки внедрения также определены достаточно широко – первая половина XXI века. В соответствии с этим, он будет включать в себя описания концепций и проектов инновационных водоохлаждаемых, газоохлаждаемых РМСМ, также как и реакторов с жидкометаллическим охлаждением, жидкосолевых реакторов и нетрадиционных концепций, основанных на комбинациях технологий реакторов различных типов. В настоящие время разработчиками завершена подготовка описаний 54 инновационных РМСМ, отчет (в двух томах) готовится к публикации.

Не только технологии

Кроме проблем развития технологий, следует отметить несколько возможных направлений инфраструктурного развития, способных поддержать реализацию проектов инновационных РМСМ. Определенные инфраструктурные изменения, такие как учреждение режима взаимности сертификации/лицензирования между различными странами, создание юридических и институциональных условий для аренды топлива, налаживание эффективного взаимодействия с регулирующими органами уже на ранних стадиях разработки проекта, с тем чтобы правила и процедуры, соответствующие инновационным подходам к обеспечению безопасности, были готовы уже к моменту завершения разработки, гармонизация промышленных стандартов/кодов и регулирующих правил/процедур могут способствовать успешной реализации проектов многих инновационных реакторов, не только РМСМ.

Однако некоторые направления инфраструктурного развития могут быть особо благоприятны именно для РМСМ, среди них:

• Восстановление процедур и практики лицензирования путем демонстрации опытного образца;

• Создание законодательной и нормативной базы и страховой схемы для транзита топливной загрузки или фабрично изготовленных РМСМ через территорию третьих стран;

• Создание международных гарантий суверенитета для стран, которые предпочли бы арендовать топливо, а не разрабатывать свой собственный топливный цикл.

Наконец, снова начато обсуждение возможных инфраструктурных изменений, связанных с созданием т.н. многонациональных топливных циклов, вероятно на региональном или межрегиональном уровне и, возможно, начиная с международного хранилища отработавшего ядерного топлива.

От Бразилии до Японии

Координированный исследовательский проект (Coordinated Research Project) по разработке малых реакторов без перегрузки на площадке был начат в 2004 с 17 участниками, представляющими научно-исследовательские организации 10 Государств – членов МАГАТЭ. Среди них: Бразилия, Вьетнам, Индия, Индонезия, Италия, Литва, Россия, США, Хорватия, Япония. В контексте малых реакторов без перегрузки на площадке, термин «перегрузка» определен как «удаление или замена свежих, либо выгоревших, одиночных или многочисленных, незащищенных или неадекватно защищенных кластеров твэлов или отдельных твэлов, находящихся в АЗ ядерного реактора». В это определение не входит «нечастая замена хорошо защищенных ТВС, производимая таким образом, чтобы исключить возможность несанкционированного переключения материалов ядерного топлива».

Проект имеет целью способствовать успешной разработке и внедрению таких реакторов в Государствах – членах МАГАТЭ путем:

• Определения приоритетных опорных технологий, концепций и проектов реакторов малой мощности без перегрузки на площадке;

• Определения потребностей и требований к АЭС с такими реакторами для выбранных представительных регионов;

• Проведения обзора подходов к обеспечению длительной кампании реактора в режиме работы без перегрузок и перестановок топлива, включая бенчмарк расчеты для долгоживущих АЗ реакторов нескольких типов;

• Выполнения обзора подходов к обеспечению свойств внутренне присущей безопасности и проектных решений для систем пассивной безопасности применительно к реакторам малой мощности без перегрузки на площадке, включая сравнительный анализ выбранных сценариев аварийных процессов, действия пассивных систем регулирования реактивности и пассивных систем отвода остаточного тепловыделения; Для рассмотрения в проекте предложены реакторы следующих типов: (i) реакторы со свинцовым или свинцово-висмутовым охлаждением; (ii) легководные реакторы с различными вариантами использования микротоплива; (iii) реакторы с водой под давлением с увеличенным интервалом работы между перегрузками, для обоснования возможности снижения уровня мер за пределами площадки.

На взаимодополняющей основе

Проекты МАГАТЭ в поддержку разработок инновационных РМСМ отражают многочисленные исследования и разработки, ведущиеся в этой области в Аргентине, Индии, Корее, России, США, Франции, Японии и ряде других стран. Эти разработки включают в себя широкий круг подходов к проектированию и обеспечению безопасности РМСМ, нацеленных как на ближайшую, так и на более долгосрочную перспективу. Они также включают в себя рассмотрение возможности производства не только электроэнергии, но и целого ряда энергопродуктов, таких как пресная вода, тепло для промышленных и бытовых нужд и водород.

Преодоление фактора «экономии масштаба» может быть выделено как задача первостепенной важности для всех РМСМ. Продолжающаяся либерализация энергетических рынков объективно способствует увеличению привлекательности РМСМ, например, через обеспечение экономии множественных малых модулей и соответствующее снижение финансового риска путем постепенного наращивания мощностей, через разнообразие предложений и гибкость в изменении конструкций РМСМ и их применений.

У РМСМ много общих проблем, связанных с разработкой и отработкой опорных технологий, определяющих их экономическую конкурентность, высокий уровень безопасности и защищенности от распространения ДМ. Кроме того, для реализации преимуществ множественности необходимо широкое освоение мировых рынков. Для решения многих из этих проблем нужны инновационные подходы, разработке которых объективно способствует международное сотрудничество.

Для успешной реализации проектов РМСМ может потребоваться разрешение ряда законодательных, институциональных и инфраструктурных проблем, а также проблем, связанных с общественным восприятием АЭ. Способствовать внедрению РМСМ может сближение порядка и процедур сертификации и лицензирования в различных странах, например, экспорт услуг по сертификации и лицензированию; обеспечение гарантий поставок топлива, например, через их страхование и/или длительный интервал работы между перегрузками; упрощение процедур лицензирования, например, через обоснование возможности лицензирования АЭС без планирования мер за пределами площадки; упрощение процедур лицензирования для повторно сооружаемых АЭС.

Снижение уровня необходимых мер за пределами площадки при авариях является целью разработчиков многих РМСМ, нацеленных как на ближайшую, так и на более отдаленную перспективу, поскольку оно позволит значительно улучшить стоимостные показатели АЭС и в значительной мере улучшит восприятие АЭ общественным мнением.

Необходимость раннего взаимодействия с надзорными органами с целью своевременной инициации и успешного прохождения процесса лицензирования отмечается многими разработчиками инновационных РМСМ во всем мире.

Для различных стран и регионов в силу различных национальных и региональных условий предпочтительными могут быть различные решения по системам АЭ с РМСМ. В то же время, многие из них могут успешно сочетаться друг с другом и сосуществовать на взаимодополняющей основе, например, системы с открытым и замкнутым, национальным и международным топливным циклом.

Применительно к РМСМ, разработка стратегий внедрения на рынок энергопроизводства и решение важных инфраструктурных проблем являются не менее важными задачами к успешной реализации любого проекта, чем собственно разработка технологий. 1 Согласно классификации, принятой МАГАТЭ, к реакторам малой мощности относятся ректоры с эквивалентной электрической мощностью до 300 МВт; соответственно, реакторы средней мощности – это реакторы с эквивалентной электрической мощностью от 300 до 700 МВт.

Журнал «Атомная стратегия» № 16, апрель 2005 г.  

 
Связанные ссылки
· Больше про Малая энергетика
· Новость от PRoAtom


Самая читаемая статья: Малая энергетика:
Ядерные энергетические установки в космосе

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 5
Ответов: 1


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

Извините, комментарии не разрешены для этой статьи.





Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.07 секунды
Рейтинг@Mail.ru