«Ядерная батарейка» для Норильска, которая сделает порт Дудинка незамерзающим
Дата: 24/04/2018
Тема: Альтернативные источники энергии


А.А.Виноградов, к.т.н., НАО «СИЛА ОКЕАНОВ» г. Шатура, Россия

Норильский горно-металлургический комбинат является крупнейшим мировым поставщиком никеля, меди, кобальта и практически всех элементов из таблицы Менделеева. Вкраплённая руда и каменный уголь, всё рядом. А руда Талнаха, это вообще земное чудо, чистый кристалл никеля, меди и кобальта.



Норильск был закрытым городом, и на лето туда приезжали студенческие строительные отряды из МВТУ им. Баумана, которые и позволили мне познакомиться с этим городом. Позже, работая в НИКИЭТ Минсредмаша, я организовывал на лето строительные отряды из числа уже не студентов, можно сказать, - из «сплошных кандидатов и докторов».

Мне, как и тем, кто работал и жил в Норильске, близки и понятны слова: Старый город, Пикет №1, ТЭЦ-1, Маяк, Домик Звягинцева, БОФ – Барышев – хвосты, Реактор, Никелевый и Медный, СВЭМ и СШО, Талнах, Лама и Кавказ ... . Зимой в городе полярная ночь, и температура до минус 50, с ветром по баллам – до минус 70. Летом, солнце не заходит за горизонт, загорали как в Крыму, температура воздуха плюс 30, а под ногами – вечная мерзлота, ломом не отколоть кусочек. И дома стоят на сваях на метр от поверхности земли.

Бывал я по работе на реакторе в Норильске и зимой, чёрное небо и без электроэнергии никак не обойтись, но как всегда, её и не хватает. Для очистки выбросов металлургического производства от серы (т.е. от сернистых газов) требуется много электроэнергии, но где можно было её взять в достатке в заполярном городе.

С вертолёта видны в тундре по розе ветров вокруг Норильска черные хвосты сгоревшей от серной кислоты растительности. Конечно, выброс сернистого газа в небо трубами высотой 400 м нового комбината «Надежда» было в то время каким-то решением проблемы экологии. Но Канада выразила протест, поскольку выбросы стали бы доставать её территорию, и высоту труб снизили до 200 м.

Весь товарооборот Норильска идет через порт Дудинка, который связан с городом железной дорогой с локомотивами на дизельном топливе. Порт - замерзающий и требуется ледокол для обеспечения его бесперебойной работы.

Особым и самым дорогим товаром для Норильска является дизельное зимнее топливо, потребление которого исчисляется тысячами тон в день, и без него зимой всё попросту замерзнет и встанет в течение 4-6 часов. Для машин и механизмов, работающих на открытом воздухе, другого источника энергии пока не существует.

Для Норильска, как целого региона, важнейшей проблемой является надежное обеспечение его с достатком (а лучше с избытком) электроэнергией. Для решении  этой проблемы можно применить проект АО «СИЛА ОКЕАНОВ» на базе «Ядерной электрогенерирующей установки» (2016 г.) электрической мощностью 50 МВ*А, которая была образно названа «ЯДЕРНОЙ БАТАРЕЙКОЙ», и представлена 05.02.2018 г. на сайте PRoAtom в статье с названием «Подводная ядерная электрогенерирующая установка – «Подводная мини-АЭС» http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=print&sid=7862.

В предлагаемом сейчас для Норильска проекте Ядерные электрогенерирующие установки (ЯЭУ) имеют увеличенную электрическую мощность до 63 МВт. ЯЭУ должны в некотором количестве размещаться на дне в акватории порта Дудинка вверх по течению реки. Каждая ЯЭУ выделяет с поверхности своего корпуса в окружающую среду, т.е. в воду реки, тепла в МВт примерно в 2-3 раза больше, чем вырабатывает электричества. Далее обычный расчет потребности тепла в акватории порта Дудинка для исключения замерзания воды на его пирсах и рейде. Далее определяем, сколько нужно штук ЯЭУ разместить в акватории порта.

Идея очень простая. Мы произведём достаточно электроэнергии и заполярному городу Норильск, и Комбинату для его модернизации и решения проблем экологии, и одновременно с этим сделаем порт Дудинка незамерзающим. И ожидаемая себестоимость электроэнергии будет меньше чем сейчас. Срок работы ЯЭУ три года, после чего её надо заменить на новую. Это позволит перевести на электричество и железную дорогу, и городской транспорт и заменить изношенные теплоцентрали, имеющие сейчас тепловые потери до 90%, на электрообогрев домов и предприятий, с 2-х – 3-х кратным дублированием. Выгода налицо.

Суммарная выгода от применения ЯБ для Норильска огромна, но её надо на месте всесторонне просчитать вместе с руководством Норильского комбината!

Почему выгодней применить ЯБ, а не плавучую атомную теплоэлектростанцию (ПАТЭС)?

На сайте PRoAtom 07.03.2018 в комментариях к статье «Большая точка роста» http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=7916 есть замечание «гостя», дословно: - «... РОСАТОМ «черная дыра в экономике России». Если в рыночной экономике создана государственная монополия. Одни и те же чиновники, проектируют, изготавливают, контролируют, закупают оборудование, строят и эксплуатируют АЭС, такую монопольную структуру называют «черной дырой», в ней нет прозрачности, она способствует развитию бюрократии, увеличению затрат и снижению качества строительства АЭС. Убедительный пример к выше написанному, проект строительства атомного плавучего энергоблока «Ломоносов», который отчаянно «тяжелеет» в цене. Если в декабре 2006 г. проект оценивался в 2 млрд. 609 млн. руб., то через несколько месяцев его стоимость возросла до 5,5 миллиарда. В марте 2007 года она составила 9 миллиардов. В мае 2007 года «плавучая АЭС» потянула на 11,2 млрд. рублей. Сегодня цена «плавучей АЭС» с транспортировкой из Санкт-Петербурга на Чукотку с построенными причалами и сооружениями в городе Певек приближается к 27 млрд. рублей. О возвращении потраченных на строительство бюджетных средств в РОСАТОМе никто не думал и не думает».

Кроме этого и стоимость ЛЭП от ПАТЭС до г. Билибино составила 18,42 млрд. руб. http://www.proatom.ru/modules.php?name=Forums&file=viewtopic&p=64955#64955.

Проверить это высказывание на предмет достоверности или это очередной ложный информационный вброс либералов, с целью затормозить развитие северных территорий России, может только Счетная палата.

Тем не менее, стоимость ПАТЭС совсем не дешевая, да? Почему так, все «верхи» Росатома знают, и молчат, поскольку больше денег в абсолютных величинах достанется каждому участнику разработки. По этой причине и стоимость обычных АЭС за рубежом накручена до максимума, из-за чего строят их в основном за кредиты России, или от других инвесторов, загоняемых в проект «палкой». Последний пример – АЭС в Турции. Иначе никто не купит с таким огромным сроком окупаемости. С такими АЭС либералы создают дополнительную завуалированную нагрузку на бюджет РФ, а не выгоду.

 

Справка о ПАТЭС "Академик Ломоносов" проекта 20870:

Плавучая атомная теплоэлектростанция "Академик Ломоносов" — головной проект серии мобильных транспортабельных энергоблоков малой мощности, разработанный ОКБМ им. И.И.Африкантова. Согласно проекту, ПАТЭС состоит из гладкопалубного несамоходного судна с двумя реакторными установками КЛТ-40С ледокольного типа.

Водоизмещение — 21560 т, длина — 144 м, ширина — 30 м, Стойкость к землетрясению (MSK-64) — до 9 баллов.

Главная энергетическая установка:

- Две реакторные установки типа КЛТ-40 (тепловая мощность каждой 150 МВт);

- Срок работы до среднего ремонта и полной перезагрузки (4 цикла по 3 года, отработанное топливо хранится на ПЭБ) — 12 лет;

- Установленная мощность: Электрическая — 70/38 МВт; Тепловая — 50/146,8 Гкал/час.

В ходе встречи губернатора Чукотки Романа Копина и генерального директора "Росэнергоатома" Андрея Петрова стало понятно общее количество обслуживающего персонала на ПАТЭС "Академик Ломоносов" в заполярном городе Певек. Об этом сообщает портал государственных органов Чукотского автономного округа.

Общее число работников составит 305 человек, среди которых 80 будут трудиться вахтовым методом, находясь на самой станции, http://sudostroenie.info/novosti/21762.html

Рис. 1. Эскиз ПАТЭС от разработчиков

Особо следует отметить то, что касается безопасности эксплуатации ПАТЭС:

1. В плане противостояния террору - гладкопалубное несамоходное судно это отличная неподвижная цель нападения с воздуха, из космоса, с поверхности воды и из подводы.

2. Несамоходное судно, попросту говоря, это баржа, которая не имеет корпус ледового класса.

И, следовательно, он может быть раздавлен льдами по ватерлинии вдоль, и секционирование не в этом случае не поможет от её затопления. Аналогия как было с продольным разрывом корпуса айсбергом у «Титаника». В случае разрушения корпуса судна, может произойти залив реактора и тепловой взрыв, в результате чего радиоактивное ядерное топливо в виде мелкодисперсной пыли разлетится в округе и сядет на льды, которые течением разнесут радиацию по всему Северному Ледовитому океану. Пока льды не растают, радиоактивные частицы будут находиться вплавленными в льдины надолго.

3. С таким огромным штатом персонала в 305 человек, остановка энергоблоков на длительный ремонт своими силами предполагается не редкая. Паровая турбина требует постоянного наблюдения и обслуживания. Плюс к этому ещё целый ряд эксплуатационных проблем, а также, проблемы хранения и транспортировки отработанного ядерного топлива (ОЯТ), морозостойких контейнеров для ОЯТ и т.д. Контейнеры для хранения и перевозки ОЯТ не дешевые, и совсем не легкие, и не приспособлены для низких температур.

Китай планирует построить 20 плавучих атомных электростанций, которые будут поддерживать офшорную добычу полезных ископаемых, сообщает Splash24/7, http://sudostroenie.info/novosti/20178.html. Посмотрим, какой проект они выберут.

В данной статье предлагаем читателям ознакомиться с разработками НАО «СИЛА ОКЕАНОВ» в плане использования атомной энергии для локального теплоэлектроснабжения, как альтернативного решения (или дополнения) к ПАТЭС.

В конце 2016 года была изобретена конструкция шарового твэла с гидродинамически прозрачной оболочкой [2],  PRoAtom – «Ядерный турбовентиляторный двигатель из России - сильный конкурент».

Это уникальное техническое решение открыло возможность создать целый класс динамичных, малогабаритных, но мощных ядерных реакторов с газовым, газообразным (иономодифицированным) и даже с жидкометаллическим теплоносителем. В дополнение к этому, новое наше техническое решение активной зоны реактора, которое позволяет быстро освобождать активную зону от ядерного топлива, сделало ядерный реактор действительно безопасным. АНАЛОГОВ в МИРЕ НЕТ.

К сегодняшнему моменту понятие мини-АЭС как-то стало не подходящим для ЯБ, поскольку мини-АЭС надо обслуживать и иметь штат рабочих, а ЯБ обслуживать не требуется.

Она рассчитана на срок эксплуатации примерно 25000 часов (3 года), после чего её надо попросту заменить на новую. В этом плане ЯЭУ действительно подобна простой батарейке. В процессе совершенствования ЯБ конечно срок непрерывной работы с одной загрузкой ядерного топлива мы будем увеличивать. Но сегодня это время ограничивается возможностью непрерывной работы турбоустановки, а не работой ядерного реактора (ЯР). Загрузку активной зоны ЯР ядерным топливом мы как раз и рассчитываем исходя из срока непрерывной работы турбоустановки, и больше чем требуется топлива, мы не закладываем. Этим также обеспечивается ядерная безопасность ЯБ за счет малого значения в дополнении к тому, что ЯР имеет конструкцию, в которой в случае аварийной ситуации ядерное топливо в виде шаровых тепловыделяющих элементов высыпается из активной зоны в специальные контейнеры – «гробики». И последующее охлаждение и пустой активной зоны, и ядерного топлива происходят пассивно и раздельно друг от друга. При такой конструкции реактора ЯБ ядерное топливо даже теоретически никогда не сможет расплавиться, как это происходило в активных зонах на всех авариях в мире с водо-водяными реакторами (ВВЭР), в которых ядерное топливо (по нормативам МАГАТЭ) при аварийной ситуации оставалось в активной зоне ядерного реактора, и там же охлаждалось.

Последняя типичная такая авария с ВВЭР (по терминологии США – PWR) это авария на АЭС Фукусима в Японии. Как ни старались охлаждать морской водой снаружи корпуса 1-ого и 2-ого реакторов, они всё равно расплавились за счет остаточного тепловыделения из ядерного топлива. Радиационное заражение в Японии обширное, и если такое же сотворить в Норильске, то лучше оставить всё, так как есть на солярке. ВВЭР нельзя использовать в таких столь ответственных местах, поскольку на сегодняшний день уже нельзя признать ВВЭР конструктивно абсолютно безопасным, конструктивно исключающим аварию из-за человеческого фактора. Слишком много параметров ВВЭР, которые требуется одновременно удерживать в узком диапазоне допустимых значений: давление в корпусе реактора, расход теплоносителя, скорость изменения мощности и т.д., чтобы избежать ядерной аварии. В режиме изменения нагрузки реактор вообще ведёт себя неустойчиво и требует медлительности в переходных процессах изменения мощности реактора. ВВЭР обладает свойством возникновения кризиса теплоотдачи с поверхности твэлов, что является первопричиной разгерметизации оболочки ядерного топлива и выброса радиации, т.е. причиной ядерной аварии.

Стержневая конструкция тепловыделяющих элементов явилась камнем преткновения в создании малогабаритного безопасного ядерного реактора большой удельной мощности, способного длительно работать при переменных нагрузках и остановах.

По существу ВВЭР это «бочка с перегретой водой» – бомба замедленного действия, и настанет момент, когда автоматика или оператор допустят ошибку. Множество автоматических систем безопасности, и их постоянно увеличивающееся количество, это доказательство тому, что реактор этого типа несовершенен. Системы безопасности стали уже друг другу мешать. До сих пор ни одно отраслевое КБ не предложило действительно ядерно безопасную конструкцию реактора.

Уже неоднократно обращалось внимание конструкторов ядерных установок на то, что надо знать и помнить все мировые аварии на таких объектах, чтобы предотвратить проектные промахи. Я лично участвовал в ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС, участвовал в пуске 3-его энергоблока, видел воочию все последствия и человеческие потери. В Шатуре мы, чернобыльцы, 26 апреля ежегодно проводим Международный день памяти жертв радиационных аварий и катастроф.

На сегодняшний день надо уяснить Заказчику атомного электрогенерирующего оборудования следующий важный момент. Что ему более выгодно, иметь мини-АЭС, которую надо обслуживать и ремонтировать, так сказать «на коленках», т.е. неизбежны простои и текущие затраты. Или ему более выгодно иметь ЯБ с заведомо установленным сроком непрерывной работы, которую не требуется обслуживать и ремонтировать.

Персонал берегового наблюдения за ней и на распределительной электрической подстанции минимален – вахта 3-5 человек. Отработала ЯБ свой срок и замени на новую, и не жди когда она внезапно отключится. А уже её ремонт, зарядка ядерным топливом будет качественно производиться в заводских условиях поставщиком, и это уже не головная боль потребителя. Конструкция ЯБ и её размеры позволяют хранить её до 50 лет и транспортировать в заряженном виде любым транспортом, кроме воздушного. При установке ЯБ не требуются строительные работы. Для монтажа не требуются краны большой грузоподъёмности. ЯБ не загружает потребителя проблемой и оплатой её утилизации, поскольку это производит завод-изготовитель. Она естественным образом на глубине под водой защищена от терактов, нападений с воздуха и космоса. ЯБ позволяет установить её на дне в любом проточном и стоячем водоёме с глубиной от 50 м. ЯБ это скрытый от глаз надёжный источник электроэнергии. В этом состоит главное потребительское преимущество ЯБ.

Подводная «Ядерная батарейка» ЯБ-63. На рис. 1 представлена примерная компоновка ЯБ мощностью 63 МВт, в которой применены серийно производимые в России турбогенератор ТСЗ-63 (или ТС-63-2 В3-П) (масса полная 145 т) и высоковольтный трансформатор ТРДНС-63000/35-72 У1 (масса полная 191 т) с необходимыми доработками их конструкций. ЯБ-63 размещена в герметичном цилиндрическом, несущем давление погружения, корпусе, в котором размещены ядерный реактор с жидкометаллическим теплоносителем, теплообменник, газовая турбина с компрессором, электрогенератор, объединённые в единый автоматический блок. Передача электроэнергии потребителю, а также прием-передача сигналов управления производится бесконтактным способом через стенку корпуса. Термодинамическая схема ЯБ позволяет регулировать количество тепла, сбрасываемого в окружающую среду (воду). Компоновочное решение ЯБ-63 представлено на рис. 2. Принцип действия установки, полагаю, ясен из рисунка.

Рис. 2. Обозначения: 1 – герметичный корпус; 2 – активная зона ядерного реактора; 3 –

колосники сброса ядерного топлива из активной зоны; 4 – контейнеры для сброса топлива («гробики»); 5 – тепловая перегородка; 6 – аппаратура ультразвукового управления; 7 – блок управления; 8 – СУЗ; 9 – газовый клапан; 10 – канал СУЗ; 11 – теплообменник №1 для разогрева; 12 – газовая турбина; 13 – теплообменник №2 основной; 14 – компрессор; 15 – электродвигатель компрессора; 16 – опорные кольца; 17 – магнитопрозрачная стенка корпуса; 18 – проходной трансформатор высоковольтный; 19 – турбогенератор; 20 – насос ЖМТ циркуляционный 1-го контура реактора; 21 – теплообменник 1-го контура.

Внешние бесконтактные подсоединения, опорные и балластные конструкции для монтажа на дне водоёма не показаны. На рис. также не показаны элементы увеличения теплоотвода с оборудования, размещенного внутри корпуса ЯБ, и устройства увеличения теплоотвода с поверхности корпуса в окружающую воду.

У модели ЯБ-63 ожидаются следующие основные технические характеристики, см. в таблице.

 

Для очень любознательных читателей, и людей, не верящих в реальность создания и серийного выпуска турбо-ядерных двигателей и электрогенераторов проектов АО «СИЛА ОКЕАНОВ», а также, для партнеров, желающих за просто так (т.е. бесплатно) получить от нас информацию о том, как это всё устроено, заранее сообщаем. Мы за время общения с Западом научились скрывать то, что надо скрывать, поскольку многое уже утащили. Но главное, не врать, как делают они и в политике, и в технике. Да, мы хорошие ученики ко всему полезному для нас.

Для убеждения «Фомы-неверующего» мы предлагаем закупить аванпроекты наших изделий, из которых официально получите достоверную всю интересующую Вас информацию.

Закупку аванпроектов резидентам в России можно сделать в виде простых не секретных рамочных договоров купли-продажи проектов и интеллектуальной собственности изделий с соблюдением требований Государственного Кодекса РФ Часть 4 Раздел VII «Права на результаты интеллектуальной деятельности и средства индивидуализации» и Закона РФ «О государственной тайне». Для нерезидентов вопрос отдельный.

В рамочном договоре могут быть представлены результаты комплекса теоретических, экспериментальных исследований и проектных работ по обоснованию технического облика, технической и экономической возможности и целесообразности разработки сложной продукции. Целью выполнения аванпроекта является обоснование возможности и целесообразности создания изделия, обеспечение его высокого технического уровня, а также определить вероятность воплощения концептуального замысла решения функциональных задач под условия ЗАКАЗЧИКА. Основными задачами аванпроекта являются подготовка проекта Технического задания на выполнение конструкторских работ, сокращение сроков и снижения расходов на разработку и изготовление изделия.

Для заключения договоров покупки аванпроекта с целью определения условий инвестирования по «Ядерному турбовентиляторному двигателю» обращайтесь письменно в ПАО «ОДК-Сатурн», а по «Ядерной батарейке» - в НАО «СИЛА ОКЕАНОВ» по адресу: ул. Ботино, дом 26А, г. Шатура Московской обл., 140700, Россия или на E-m: c.pluton@yandex.ru .

 

Литература:

1. Н. И. Кошкин, Е. Н. Васильчикова. Элементарная физика. Справочник/ - М.: АО «СТОЛЕТИЕ», 1995 – 304 с. Илл.

2. На ПАТЭС "Академик Ломоносов" будут работать более 300 человек. 19 Января 2018. Новости компании «АО "Балтийский завод"». url=(0043) http://sudostroenie.info/novosti/21762.html__







Это статья PRoAtom
http://www.proatom.ru

URL этой статьи:
http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=7991