ГАБАРАЕВ – 5 – 2019

Примеры эволюционных и инновационных проектов для крупномасштабной энергетики

Содержание:

1. Канальные реакторы

1.1. Реакторная установка МКЭР – эволюционное развитие РБМК

1.2. Канальные реакторы со сверхкритическими параметрами

теплоносители – инновационный подход

2. Корпусные реакторы

2.1. ВВЭР-ТОИ – эволюционный подход

2.2. ВВЭР-СКД – инновационный подход

3. Ядерная энерготехнология БРЕСТ – инновационный подход

Эволюционный подход основан на последовательном и плавном совершенствовании технических решений, которые уже используются в той или иной реакторной установке. Он может обеспечить умеренное улучшение экономичности установки и повышение уровня её безопасности, но концепция проекта, в основном, всё остаётся без изменений.

Инновационный подход предполагает применение кардинально новых технических решений, в результате чего происходит качественный скачок экономики и безопасности установки.

Ниже приведены отдельные примеры эволюционных и инновационных проектов для крупномасштабной энергетики.

1. Канальные реакторы

1.1. Реакторная установка мкэр – эволюционное развитие рбмк

Энергоблоки с реакторами МКЭР разрабатываются в виде моноблоков «реактор-турбина». К настоящему моменту времени выпущены проектные материалы для трех энергетических установок с реакторами типа МКЭР [1]:

МКЭР-800 электрической мощностью 860 МВт;

МКЭР-1000 электрической мощностью 1000 МВт;

МКЭР-1500 электрической мощностью 1500 МВт.

Наличие глубоко эшелонированной защиты усиливает присущие канальным реакторам свойства внутренней самозащищённости. К числу элементов глубоко эшелонированной защиты относятся не только технические устройства, обеспечивающие безопасность, но и современные системы диагностики. Основные технические параметры реакторов МКЭР показаны в табл. 5.2.3.1. Конструкция МКЭР представлена на рис. 1.

Техническая основа разрабатываемых проектов:

- наличие высококвалифицированных отечественных кадров;

- проверенная инженерно-техническая практика проектирования;

- отработанная технология и производственные мощности по изготовлению всех элементов активной зоны и практически всего оборудования РУ;

- отработанная технология строительно-монтажных и пуско-наладочных работ;

- ранее выполненный НИОКР для обоснования технических решений реакторных установок РБМК-1000 и РБМК-1500;

- верифицированные и аттестованные средства анализа нейтронно-физических и теплогидравлических процессов.

Основные принципы развития конструкций энергоблоков [1, 2]:

- увеличение числа барьеров на пути распространения продуктов

деления и ионизирующего излучения в окружающую среду;

- повышение экономичности энергоблока;

- улучшение нейтронно-физических характеристик реактора;

- внедрение пассивных систем расхолаживания;

- увеличение числа независимых циркуляционных петель;

- использование возможности локализации аварий в одной

циркуляционной петле.

Реализация оптимального уран-графитового соотношения в МКЭР обеспечивает следующие свойства самозащищенности активной зоны РУ:

- отрицательный паровой и мощностной коэффициенты реактивности;

- отрицательный эффект обезвоживания активной зоны;

- отсутствие запаса реактивности на выгорание за счет использования перегрузки топлива на ходу;

- отрицательный эффект обезвоживания контура охлаждения системы управления и защиты (СУЗ) в подкритичном состоянии реактора.

Для обеспечения повышенной безопасности в проектах МКЭР – используются:

- две независимые системы остановки реактора;

- кластерные регулирующие органы и контур охлаждения СУЗ, разделенный на две независимые петли;

- пассивная система длительного расхолаживания реактора не менее, чем в течение 72 часов;

- сброс пара через главные предохранительные клапаны (ГПК), эквивалентный 100%-ной паропроизводительности реактора;

- разделение контура циркуляции теплоносителя на большое число независимых петель, с целью уменьшения максимального диаметра трубопроводов и коллекторов;

- современная система управления;

Для минимизации ущерба и эффективного управления авариями в проекте РУ МКЭР предусмотрены:

- структура СУЗ с полным разделением функций управления и защиты, а также с двумя независимыми системами останова и независимой системой удержания реактора в подкритическом состоянии;

- высокая устойчивость системы регулирования и защиты к отказам;

- три подсистемы аварийного охлаждения активной зоны;

- "шахматная" разводка топливных каналов (ТК) активной зоны;

- обеспечение конструктивной целостности активной зоны как в быстропротекающих аварийных условиях, так и в условиях длительного перегрева активной зоны, благодаря сбросу давления в контуре циркуляции и последующему расхолаживанию реактора;

- локализация максимальных выбросов пароводяной смеси/пара и радиоактивных веществ под защитной оболочкой.

Реакторные установки с МКЭР-800 и МКЭР-1000 включают в себя:

- реактор соответствующей мощности (800 или 1000 МВт);

- циркуляционный контур с входящим в него оборудованием;

- системы, обслуживающие реакторную установку.

В отличие от РБМК-1000, циркуляционный контур МКЭР-1000 (МКЭР-800) не содержит насосов, обратных клапанов, отсечной и быстродействующей арматуры;

Циркуляция теплоносителя - естественная, интенсифицируемая струйными водо-водяными насосами (инжекторами).

Реакторная установка, основное оборудование вспомогательных систем, влияющих на безопасность, а так же перегрузочный комплекс размещаются в контейнменте внутренним диаметром не более 55,5 м.

Контейнмент выполнен из двух цилиндрических защитных оболочек: внутренней - металлической, рассчитанной на максимальное избыточное давление 0,2 МПа во время аварии, и наружной из железобетона без предварительного напряжения - рассчитанной на все экстремальные внешние воздействия, с контролируемым кольцевым зазором между оболочками.

Перегрузка топлива и изотопной продукции может осуществляться как на остановленном, так и на работающем реакторе.

Для сохранения целостности внутренней защитной оболочки в случае тяжелой запроектной аварии предусмотрена пассивная система сброса давления с фильтрацией (ССДФ). В случае превышения проектной величины давления в защитной оболочке РУ парогазовая смесь через разрывную мембрану поступает в ССДФ.

ССДФ предназначена для решения следующих задач:

- снижение риска последствий маловероятных аварий;

- снижение утечки радионуклидов в окружающую среду при тяжелой аварии;

- исключение введения мероприятий по защите населения в послеаварийный период.