BRENT0.00
GOLD0.00
USD0.00
EUR
Проекты АО «НИКИЭТ» перспективных АСММ 25.07.2015

Проекты АО «НИКИЭТ» перспективных АСММ

Акционерное общество «Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Н.А. Доллежаля» (АО «НИКИЭТ») свою историю ведет с 1946 года, когда НИИХИММАШ (из которого в 1952 году и выделился институт) был подключен к атомному проекту.

Вся деятельность института, начиная с основания до сегодняшних дней, связана с решением глобальных стратегических задач в обороне и энергетике страны. Все, что делалось в атомной энергетике ранее, – делалось впервые: реакторная установка для первой советской атомной подводной лодки, первая атомная электростанция в г. Обнинске, первый двухцелевой энергетический реактор для Сибирской АЭС, первый канальный реактор с ядерным перегревом пара для Белоярской АЭС. По мере того как институтом решались поставленные перед ним задачи, расширялись сферы его деятельности, накапливался неоценимый научный и производственный опыт, совершенствовалась структура. Но самое главное – формировался уникальный коллектив ученых, конструкторов, технологов, исследователей, создавших то самое неоценимое, что называется школой и традициями, которые сохранились и по сей день.

Сегодня НИКИЭТ возглавляет директор – генеральный конструктор, член-корреспондент РАН Юрий Григорьевич Драгунов. НИКИЭТ – один из крупнейших в России и в мире центров ядерной техники и технологии. Институт с достоинством прошел через все этапы социально-экономических трансформаций, сохранив свою целостность и приверженность сформированному за долгие годы принципу – быть на шаг впереди!

Институт разрабатывает ядерные установки в любом диапазоне мощности и всех возможных типов по их назначению – от специальных научных до энергетических, исследовательских и промышленных.

Тематика малой атомной энергетики, к которой в настоящее время проявляется все больший интерес со стороны самых различных сфер экономики, всегда присутствовала в разработках НИКИЭТ. Накоплен большой опыт в области конструирования и создания специальных морских установок. Используя этот опыт, институт постоянно ведет перспективные разработки ядерных установок по всей мощностной линейке этой отрасли энергетики. В любом проекте АО «НИКИЭТ» комплектует команду разработчиков объекта, принимая на себя роль комплектного поставщика, включая системы управления и защиты.

АО «НИКИЭТ» – инициатор и активный участник государственных региональных программ, где применение атомных станций малой мощности (АСММ) особенно целесообразно и перспективно. Расчеты, произведенные специалистами института на основе практического опыта эксплуатации созданных ими установок, в том числе работающих в экстремальных климатических и природных зонах, убедительно показывают преимущества АСММ перед традиционными источниками энергии. Институт вносит вклад в работу по реализации «Программы освоения арктических территорий» в части создания автономных источников энергоснабжения гражданских и оборонных объектов, дислоцируемых в удаленных и труднодоступных районах арктической зоны и Крайнего Севера.

Ниже представлено несколько разработанных на референтных решениях действующих аналогов перспективных предложений различных вариантов АСММ для использования в качестве эффективных и экологически чистых источников электрического и теплового снабжения.

Атомная станция малой мощности «Унитерм»

АСММ «Унитерм» отвечает самым современным требованиям по безопасности, надежности, экологической чистоте, условиям нераспространения ядерно-оружейных материалов, соответствует требованиям МАГАТЭ к перспективным атомным станциям IV поколения (рис. 1).

В конструкции «Унитерм» сконцентрирован многолетний опыт проектирования, изготовления и эксплуатации транспортных ядерных энергетических установок с интегральными реакторами водо-водяного типа для объектов Военно-морского флота.

Серийно изготовленная и испытанная в заводских условиях модульная установка, включающая реактор (рис. 2) и привезенная на место эксплуатации, в течение длительного срока (до 20 лет) может работать без перегрузки активной зоны, а по окончании его вывозится на завод для перегрузки или утилизации по окончании срока службы и заменяется новым модулем со свежим топливом.

АСММ «Унитерм» может размещаться на поверхности земли, на барже, в подземных вертикальных шахтах. Станция устанавливается в непосредственной близости от потребителя, что позволяет минимизировать затраты на прокладку дорогостоящих ЛЭП и потери электроэнергии.

Отличительные особенности РУ АСММ «Унитерм»:

• автономное функционирование РУ атомной станции без обслуживания в течение одного года. Профилактические работы проводятся один раз в год выездной бригадой специалистов-атомщиков в течение одной–двух недель;

• возможность в процессе автономной работы подстраивать мощность РУ АСММ «Унитерм» самостоятельно в соответствии с нагрузкой, задаваемой потребителем;

• дополнительный барьер безопасности – промежуточный контур между теплоносителем первого контура и контуром потребителя, позволяющий полностью гарантировать отсутствие радиационной активности в контуре потребителя;

• постоянно действующая система расхолаживания реактора и отвода остаточного тепловыделения, не требующая для ввода в работу каких-либо действий со стороны автоматики, персонала или подвода энергии и рабочих сред со стороны. Эта система обеспечивает работу реакторной установки в течение неограниченного времени при полном снятии потребителем нагрузки в режиме «горячего резерва»;

• естественная циркуляция теплоносителя в контурах РУ, кроме контура потребителя;

• защищенность от ошибок персонала. Изменение мощности РУ в процессе работы происходит без участия оператора, а также отсутствует доступ внутрь защитной оболочки РУ к ее жизненно важным системам в процессе необслуживаемого цикла работы установки;

• применение воздушного охлаждения конденсаторов и теплообменников расхолаживания, что обеспечивает работу станции в любое время года. Для функционирования станции не требуется наличие водных ресурсов;

• отсутствие необходимости перегрузки активной зоны в процессе эксплуатации РУ в месте размещения АСММ;

• минимальная площадь, требуемая для размещения станции (не более 2 га).

Наиболее приемлемый диапазон выходной мощности установки составляет от 3 до 10 МВт электрических, что определяется с одной стороны стоимостью вырабатываемой электроэнергии, а с другой – транспортабельностью реакторного модуля АСММ.

Полное соответствие АСММ «Унитерм» требованиям действующих нормативных документов, а также требованиям МАГАТЭ к перспективным атомным станциям IV поколения ХХI века, обладающей уникальными потребительскими качествами, позволяет отнести АСММ «Унитерм» к числу инновационных проектов, внедрение которых могло бы содействовать успешному решению задачи развития энергетической инфраструктуры и экономики регионов России с децентрализованным энергоснабжением.

Атомная турбогенераторная установка (АТГУ) «Шельф»

Специалисты АО «НИКИЭТ» подготовили предложения по созданию атомного энергоисточника для энергоснабжения технических средств, работающих на нефтегазовых месторождениях, в том числе удаленных на значительное расстояние от берега и имеющих круглогодичный цикл работы в течение 25–30 лет.

АТГУ «Шельф» (рис. 3) включает двухконтурную атомную РУ с водо-водяным интегральным реактором тепловой мощностью 28 МВт, турбогенераторную установку, обеспечивающую выработку электро­энергии мощностью 6000 кВт и систему автоматизированного и дистанционного управления, контроля и защиты техническими средствами установки.

За основу конструкции РУ приняты технические решения, реализованные в проектах транспортных энергетических установок, разработанных АО «НИКИЭТ»:

• интегральный реактор с комбинированной циркуляцией (принудительной и естественной) теплоносителя первого контура;

• отсутствие систем третьего и четвертого контуров;

• глубокоэшелонированная система барьеров на пути распространения ионизирующих излучений и радиоактивных продуктов деления урана в окружающую среду, а также реализация комплекса технических и организационных мероприятий по защите этих барьеров от внутренних и внешних воздействий;

• полностью автоматизированная система управления, позволяющая обеспечивать непрерывную работу АТГУ в течение пяти тысяч часов без обслуживания;

• отказ от постоянно действующей системы очистки теплоносителя первого контура;

• применение бака свинцово-водной защиты для биологической и радиационной защиты.

При разработке проекта АТГУ «Шельф» реализованы новые технические решения:

• активная зона с низким обогащением (до 20 %);

• расположение ППУ в прочноплотном контейнменте, не посещаемом при работе и локализующим при авариях выход радиоактивных веществ из системы первого контура;

• применение систем поддержки оператора, обеспечивающих оперативную оценку состояния и выбор оптимальных путей управления установкой в нештатных ситуациях или управления аварией;

• отказ от использования масла в системах смазки и регулирования для уменьшения вероятности аварийных ситуаций, связанных с пожаром.

Благодаря применению интегрального реактора, малогабаритной турбогенераторной установки, простой теплогидравлической схеме и малому числу оборудования, АТГУ удалось достаточно свободно разместить в цилиндрической энергокапсуле диаметром «в свету» 8 м и длиной 14 м, что позволяет существенно снизить водоизмещение подводного объекта в целом и сократить затраты на его создание.

Энергоблок для АТЭЦ на основе
РУ ВРК-100

Проект энергоблока для АТЭЦ с корпусным кипящим реактором электрической мощностью 100 МВт –
ВРК-100 – предназначен для использования в качестве энергоисточника для относительно небольших и удаленных от энергосетей регионов и промышленных объектов.

Выбор типа реактора в качестве базового обусловлен рядом преимуществ, которые делают кипящие реакторы идеальными кандидатами для развития энергетики в изолированных от энергосистемы районах:

• одноконтурная схема теплоотвода, а следовательно, существенное сокращение капитальных затрат на строительство;

• наличие референтного низкообогащенного топлива;

• более низкое по сравнению с реакторами типа ВВЭР давление в корпусе позволяет до двух раз уменьшить толщину корпуса;

• низкая радиационная нагрузка на персонал;

• естественная циркуляция во всех режимах работы реактора;

• высокие показатели внутренней самозащищенности и саморегулирования за счет отрицательных парового и температурного коэффициентов реактивности.

Принципиальная схема энергоблока с реактором ВРК-100 в силу его одноконтурности максимально проста (рис. 4). Пар после осушки в паровом объеме за счет гравитационной сепарации и встроенных в реактор сепараторов жалюзийного типа подается на турбину. После турбины он сбрасывается в конденсатор.

Тепловая мощность реактора 360 МВт. В номинальном режиме работы энергоблок обеспечивает электрическую мощность 100 МВт. Теплофикационная нагрузка – до 120 Гкал/ч.

В конструкции энергоблока заложены современные референтные технические решения, облегчающие эксплуатацию (например, отсутствие борного регулирования на работающем реакторе) и повышающие безопасность (установка подавления активности и сжигания водорода).

Длительность работы реактора без перегрузки составляет 2,5 года. Низкие значения флюенса на корпус позволяют прогнозировать срок службы реактора до ста лет. Выполненные технико-экономические оценки свидетельствуют, что удельные капитальные затраты на сооружение АСММ с двумя энергоблоками вполне конкурентоспособны по сравнению с мощными водо-водяными энергетическими реакторами.

Третьяков И.Т., Пепа В.Н., Гречко Г.И.,
Гольцов Е.Н., Никель К.А., Конюшко Ю.В.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Адамович Л.А., Гречко Г.И., Гольцов Е.Н., Евдокимов А.М., Шишкин В.А. Атомная станция малой мощности «Унитерм» // Атомная энергия. Т. 3, вып. 1. – 2007. – С. 44–48.

2. Драгунов Ю.Г., Шишкин В.А., Гречко Г.И., Гольцов Е.Н. Малая ядерная энергетика: задачи и ответы // Атомная энергия. – 2011. – Т. 11, вып. 5. – С. 293–297.

3. Драгунов Ю.Г., Гречко Г.И., Гольцов Е.Н. АСММ «Унитерм» – экологичный, надежный и безопасный источник энергии // Нанотехнологии. Экология. Производство. – 2012. – №3. – С. 58–59.


Возврат к списку