АЭС малой мощности

К этому классу станций (АЭС ММ) относятся АЭС с электрической мощностью не превышающей 300 МВт, а тепловой — 500 МВт. Сфера их применения чрезвычайно широка. Наиболее острая потребность ощущается в реакторах мощностью 3,5−35,0 МВт во многих северных и восточных регионах страны, не обеспеченных централизованным энергоснабжением (см. 7.1). Широкий ряд мощностей, длительный период автономности (в течение 10−50 лет они не нуждаются в дозагрузке топлива), высокая степень заводской готовности делают их особенно привлекательными для этих регионов. Распределённость тепловой нагрузки и се очаговый характер, небольшая дальность экономически эффективной передачи тепла предопределяют необходимость рассредоточенного размещения источников тепловой энергии и ограничения их мощности величиной, соизмеримой с величиной локальной нагрузки.

АЭС ММ могут работать и в составе крупных электрических систем. В этом случае их достоинствами являются: а) меньшие сроки ввода в эксплуатацию и меньший срок окупаемости, что делает их более привлекательными для инвесторов по сравнению с крупными энергоблоками; б) меньшие финансовые, радиационные и техногенные риски [13]. Энергоблоки мощностью 150−300 МВт на базе новой реакторной установки ВБЭР-300, разработанной в Нижегородском ОКБ Машиностроения, рассчитаны в первую очередь на замену выбывающих из эксплуатации энергоблоков ТЭЦ и котельных на органическом топливе.

Главный эффект использования предлагаемых энергоисточников — крупномасштабная экономия природного газа в сфере теплофикации и теплоснабжения крупных городов. Так, двухблочная АТЭЦ с реакторами типа ВБЭР-300 вытесняет из топливного баланса до.

1500 млн м³ природного газа в год при сроке службы такой станции 60 лет. Одновременно создаются условия для радикального сокращения вредных выбросов действующими объектами теплоэнергетики в крупных городах.

Малые линейные размеры реакторов АЭС ММ и малая запасенная энергия дают возможность использовать иные подходы и конструктивные решения основных систем, неприемлемые для реакторов большой мощности. Детерминированный уровень безопасности их эксплуатации требует существенно меньших инженерных систем безопасности. Он обеспечивается не действием предохранительных или локализующих систем, а за счет исключения их возникновения как таковых на основе рационального использования законов природы, в том числе и отрицательных обратных связей в физике реакторов [13]. Строительство АЭС ММ, предназначенных для выработки электрической и тепловой энергии в удаленных районах, предусмотрено «Стратегией развития атомной энергетики в первой половине XXI века».

В последние годы прорабатываются вопросы применения реакторных установок на базе технологий судовых блочных реакторов для сооружения атомных ТЭЦ и плавучих АЭС ММ, которые вместе с малыми энергоблоками на традиционном топливе и на НВИЭ улучшили бы условия жизни и хозяйственной деятельности на Крайнем Севере и Дальнем Востоке. Они могут представлять интерес для международного сообщества как в контексте осуществления международных программ помощи развивающимся странам в решении энергетических проблем, так и предоставления их развитым странам на коммерческой основе. Для развивающихся стран с их растущими численностью населения и экономикой при недостаточной хозяйственной инфраструктуре, в том числе энергетической, малая АЭ — один из путей решения проблемы энергообеспечения.

В области разработки атомных реакторов малой мощности Россия занимает лидирующее положение. Уже к началу 90-х гг. насчитывалось более 40 проектов таких реакторов разной степени проработанности. Ряд российских проектов уже получил поддержку международного сообщества, в том числе МАГАТЭ [14].

В настоящее время в 15 развитых и развивающихся странах мира разрабатываются более 50 концепций и проектов реакторов малой и средней мощности (300−700 МВт) различных типов — водоохлождасмые, с жидкометаллическим охлаждением, газоохлаждаемые [15]. Во всех проектах предусмотрены повышенные меры безопасности эксплуатации АЭС ММ, в некоторых — еще и длительная работа без перезагрузки топлива, что будет способствовать повышению защищенности от распространения делящихся материалов, принятию адекватных мер и гарантий нераспространения в сценарии глобального широкомасштабного развития АЭ. В этих проектах объединены преимущества многих отработанных технологий — топлива, теплоносителя и энергопреобразователя, позволяющих надежно и безопасно работать в любых регионах, в том числе в регионах с экстремальными геологическими и климатическими условиями.

В СССР и России накоплен большой технический и технологический потенциал создания реакторов малой мощности для транспортных (в основном судовых) установок. Только по проектам ОКБ Машиностроения (г. Нижний Новгород) за последние полвека было изготовлено несколько сотен компактных энергетических реакторных установок блочного типа. Высокий уровень их надежности и безопасности подтвержден длительной безаварийной работой на кораблях ВМФ и атомных ледоколах (общая наработка этих установок превышает 6000 рсакторо-лет). Этот задел и наличие конструкторских кадров позволяют осуществить прорыв в данной области ядерной энергетики.

В последние годы ряд ведущих институтов РАН, НИИ и КБ разрабатывают инновационный проект «Источники электрической и тепловой энергии на основе технологий атомного судостроения».

Концерн «Росэнергоатом» 15 апреля 2007 г. начал в Северодвинске (Архангельская обл.) строительство первой плавучей АЭС (ПАЭС) «Академик Ломоносов» стоимостью 5,5 млрд руб. (на конец 2007 г.). В основе ПАЭС — хорошо проработанная конструкция ядерноэнсргстичсской установки КЛТ-40С, широко используемой в атомном морском флоте. Два реактора — 35 МВт электрической и 148 МВт тепловой мощности — будут смонтированы на транспортируемой барже. Эго плавсредство длиной 140 м, шириной 30 м и водоизмещением 24 тыс. т будет подходить к береговой линии, устанавливать связь с сушей, после чего будет вырабатывать энергию, рис 8.6.

ПАЭС будет работать автономно в течение 4−5 лет, общий срок службы — 40 лет. Данный проект планируется как серийный, предусматривающий создание 7−10 взаимозаменяемых станций, способных обеспечить энергией до 70 % территории России, не охваченной централизованным энергоснабжением (в основном береговые линии Северного Ледовитого и Тихого океанов), см. рис. 7.1.

Однако реализация этого проекта потребовала внесения радикальных корректив как в параметры проекта, так и в оценки перспектив самой идеи. Планировавшийся на 2010 г. пуск в эксплуатацию ПАЭС отнесён на 2013 г. Этому предшествовало многократное удорожание проекта (на середину 2011 г. — 27 млрд руб., включая стоимость береговых и гидротехнических сооружений, обустройство гавани и др.), передача строительства ОАО «Балтийский завод» (г. Санкт-Петербург). Это предприятие начинало строить ПАЭС ещё в 1994 г., но из-за отсутствия финансирования вынуждено было прекратить работы. В 2010 г. «Академик Ломоносов» спущен на воду, но через год достройка ПАЭС снова была остановлена из-за финансовых неурядиц. Есть надежда, что в 2013 г. она встанет на якорь в г. Вилючинске на Камчатке (зелёная точка на рис. 8.3) и начнет снабжать его энергией (по первоначальным планам ПАЭС должна была остаться на месте сооружения и снабжать энергией г. Северодвинск).

Рис. 8.6. Внешний вид ПАЭС:

• 1 — хранилище отработанного топлива и радиоактивных отходов;
• 2 — реакторные установки; 3 — паротурбинные установки;
• 4 — подводный котлован (глубина 9 м); 5 — гидротехническое сооружение;
• 6 — тепловой пункт; 7-устройства распределения и передачи электроэнергии потребителю; 8 — бункер мокрого хранения соли; 9 — баки горячей воды

Такие АЭС могут представлять интерес для островных государств Тихоокеанского региона в целях получения питьевой воды, нужда в которой зачастую превышает потребности в электроэнергии.

Опыт сооружения первой ПАЭС и авария на АЭС «Фукусима-1» показывают, что основными недостатками ПАЭС являются:

• • высокая стоимость единицы установленной мощности вследствие дороговизны плавсредства и береговых коммуникаций (вместе с реактором — примерно 30 млрд руб.);
• • недопустимость использования в регионах, где есть вероятность возникновения цунами и мощных ураганов.