Во всяком случае, препятствий для реализации этого проекта почти не осталось. В текущих геополитических реалиях стоимость электроэнергии все время повышается. Альтернативные источники энергии, несмотря на свой потенциал, не могут удовлетворить глобальный спрос на энергию.
Поэтому фокус внимания различных государств и компаний смещается в сторону ядерной энергетики. Она хорошо изучена, у многих стран есть собственные АЭС, так что отрасль можно развивать. Конечно, есть и негативные факторы, включая относительную небезопасность таких систем, стоимость возведения АЭС, ее эксплуатации и ряд других вопросов. Но в последнее время ученые и корпорации пытаются решить озвученную проблему. Один из способов — малые ядерные реакторы. Одна из компаний, NuScale Power, довольно далеко продвинулась в реализации этой идеи. Подробности — под катом.
Это разве не один из «воздушных замков» в ядерной энергетике?
Похоже, что нет. Дело в том, что компания NuScale Power работает около 10 лет, пытаясь реализовать идею малых ядерных реакторов. Команда специалистов, которая занимается этим проектом, действительно продвинулась дальше других.
Дело в том, что два года назад компании удалось добиться получения предварительного одобрения на свои реакторы со стороны Комиссии по ядерному регулированию США. Проект реактора тогда был рассмотрен специальной комиссией, которая основное внимание уделила безопасности установки. И вывод экспертов был однозначен — проект получил «зеленый свет».
Во многом благодаря нескольким важным преимуществам перед обычными АЭС, включая самые современные из них. Дело в том, что атомные электростанции, какие бы современные наработки ни использовали, достаточно дороги. Это касается как разворачивания проектов, так и эксплуатации АЭС, а также выведению их из эксплуатации. Кроме того, «большие АЭС» практически невозможно кардинально модернизировать — можно что-то точечно менять, но глобально обновить электростанцию такого типа нельзя.
И еще момент — количество персонала на современной АЭС тоже больной вопрос. Обычно это около 1000 человек, но есть еще и специалисты по переработке РАО, мониторингу хранилищ отработанного топлива и т.п. И все это — высококвалифицированные специалисты с профильным образованием. Для их подготовки нужна гора времени, причем подготовка должна быть на уровне, поскольку ошибки здесь, без преувеличения, не прощаются.
Что предлагает NuScale Power
Команда проекта разработала мини-реактор, высота которого составляет немногим больше 20 метров, а ширина — 5 метров. Это гораздо меньше, чем у обычных реакторов.
Каких-то революционных отличий в структуре мини-реактора нет — в целом, это все та же концепция, что и во «взрослых» АЭС, но несколько видоизмененная. Здесь, как и в обычных реакторах, есть топливные стержни, которые позволяют нагревать воду до нужной температуры во внутреннем контуре. Он передает температуру во внешний контур, в результате чего приводится в движение турбина, которая и вырабатывает электроэнергию. Здесь все стандартно.
Но зато сам реактор небольшого размера, плюс у него — система пассивного охлаждения. То есть насосов и дополнительных движущихся элементов, которые могут выйти из строя, почти нет. А это снижает уровень проблемности реактора, и довольно сильно.
Если что-то идет не так, реактор при помощи управляющих стержней глушит реакцию и переходит в режим ожидания. Если даже пропадает доступ к электричеству, которое используется для управления системами контроля, то управляющие стержни срабатывают автоматически — нужна только сила гравитации и ничего более. К сожалению, подробной технической документации для этих систем нет — разработчики по понятным причинам хранят коммерческие секреты. Но по данным, предоставленными авторами идеи, становится понятно, что все это действительно работает.
Что касается безопасности, то есть дополнительные возможности, которые позволяют снизить количество потенциальных проблем. Это, в частности, охлаждающие бассейны, в которые предполагается помещать реакторы. Такие резервуары планируется строить ниже уровня земли. Если что не так — вступает в дело система охлаждения и излишки тепла оперативно отводятся. Ну а поскольку размер реактора небольшой, то и тепла нужно отводить меньше, по сравнению со стандартными вариантами.
Дальнейшие перспективы проекта
Как бы там ни было, потенциальная угроза все равно есть, и прежде, чем реализовать идею, компании, которая ее предложила, пришлось пройти массу проверок со стороны регуляторов. Работает NuScale с 2010-х, к рассмотрению возможности одобрения проекта специальная комиссия приступила только в 2017 году. Команде проекта пришлось предоставить около 2 млн страниц документации. И только в августе 2020 года проект получил предварительное одобрение, о чем уже говорилось выше.
Сейчас проект прошел полный цикл рассмотрения, после чего Комиссия по ядерному регулированию США одобрила проект целиком и полностью. Правда, еще предстоят бюрократические процедуры, но, как ожидается, они должны пройти быстро и без особых проблем.
Одобрение комиссии не означает, что проект будет реализован в ближайшее время. По словам представителя компании, первый реактор, при условии, что сейчас все пройдет гладко, начнет работу примерно через три года — то есть, в 2025. Но это будет лишь пилотный проект, во многом показательный. А вот системы, которые начнут давать сколь-нибудь чувствительный объем энергии, будут созданы не ранее 2030 года. И это при условии, что не возникнет неблагоприятных факторов, а правительство и дальше будет поддерживать проект.
В целом, на это компания и рассчитывает, поскольку сейчас правительство США выделило около $8,5 млрд на поддержку ядерной энергетики страны, включая альтернативные проекты. Но сложности все равно могут быть. Один из критиков проекта заявил следующее: «Я прекращу обсуждать новый проект и уйду на пенсию, если вы сможете показать мне АЭС, которая была введена в работу в рамках изначально запланированного срока и бюджета».
Как бы там ни было, но проект NuScale активно развивается и все же есть далеко ненулевая вероятность того, что он таки будет реализован и начнет работу в промышленных масштабах.
Комментарии (37)
iiiytn1k
01.08.2022 09:29+12Команда проекта разработала мини-реактор, высота которого составляет немногим больше 20 метров, а ширина — 5 метров. Это гораздо меньше, чем у обычных реакторов.
Да, это гораздо меньше, чем ВВЭР-1000/1200, у которого высота 19.2м, а
ширинадиаметр 4.5м. Понятно, что ВВЭР ещё требуются внешние парогенераторы, но тем не менее.Если даже пропадает доступ к электричеству, которое используется для управления системами контроля, то управляющие стержни срабатывают автоматически — нужна только сила гравитации и ничего более.
Это сработает, если каналы СУЗ не были деформированы в результате повреждения или перегрева.
tzlom
01.08.2022 09:49+12У ВВЭР указанные размеры это корпус активной зоны и оборудование, все это ставится в специальную яму и накрывается крышкой биологической защиты. У NuScale же в этом корпусе весь первый контур, биологическая защита и часть второго, так что да, он меньше, за счет меньшей активной зоны и соответственно мощности.
Это сработает, если каналы СУЗ не были деформированы в результате повреждения или перегрева.
Учитывая что такое уже было- они в курсе и видимо нашли решение.
saege5b
02.08.2022 09:06Не зря же в бассейн с водой ставят?
tzlom
02.08.2022 10:20Как показала печальная практика это не решение проблемы. Реактор способен греть любое количество воды при этом в ядре температура выше, так что если стержень заклинит то со временем там все поплавится в кориум. Конечно сейчас делают так что образование кориума должно тормозить реакцию, но кориум это консервация реактора навсегда, что дорого.
Про затопленность реакторов я не уверен, исследовательские это конечно бассейн, а вот энергопроизводящие вроде нет(кпд ниже), хотя конечно возможность их затопить и запас воды предусмотрены.
ksbes
01.08.2022 09:32+3Если честно — вообще не вижу особой разницы с реакторами обычными. Ну да, тоньше по ширине и такой же по высоте и что? (EDIT: О даже больше по ширине! Как пишет iiiytn1k )
Всё равно это — здоровенная капитальная махина, которая требует обслуживания и управления. Всё равно турбина внешняя и теплоноситель циркулирует между реактором и внешним миром.
Единственное значимое отличие — это конвективное охлаждение активной зоны. Но это скорее минус, чем плюс, т.к. «энергетическая инерция» получается огромной: быстро принудительно не нагреть и не остудить. Да и применятся такое на других типах реакторов (вроде «воздушных» — с шариками) и куда более эффективно.
Ну а в плане безопасности слабо понятно. Что лучше — много маленьких бабахов или один большой — вопрос дискуссионый. Но даже если много маленьких лучше: по моему скромному IMHO много маленьких «традиционных» реакторов будет намного надёжнее за счёт гораздо большей управляемости.
Bedal
01.08.2022 13:15+2Более того, такие схемы значительно дороже в пересчёте на выработку электроэнергии.
Имеют смысл там, где нужно относительно мало, где-нибудь навоенных базахокраинах. И только в том случае, если будет обеспечиваться работа без перезагрузки топлива на весь срок службы.
Некоторый смысл есть в психологии. Заявка «маленький» может относительно успокоить население и дать поставить реактор ближе к потребителям. Это уже значительная экономия.
agat000
01.08.2022 20:00+1Если я правильно понял задумку (не факт) - предполагается полная заводская сборка реактора. То есть формат " батарейки", только турбину подключить нужно. Возможно это даст преимущества.
Ну и возможность установки на мобильную платформу типа корабля - плавучая АЭС.
При этом многие процедуры и требования к инфраструктуре будут те же, что и для обычных установок - а значит дороже, в пересчете на единицу мощности.
georgevp
01.08.2022 22:53+1Для МАГАТЭ нет никакой разницы между большим и маленьким реактором в плане требований по физической безопасности. Требования - едины.
T-minus
02.08.2022 10:19+1Значимое отличие, это то, что такие реакторы предполагается собирать на заводе, а не в поле. То есть несколько линий могут собирать несколько реакторов, опять же контроль качества за всей сборкой в заводских условиях. Одна из трудностей в изготовлении традиционных реакторов это сам реактор. Всего несколько производителей во всем мире способны сделать такие большие реакторы. Это занимает много времени, получается дорого и долго. Маленькие реакторы изготовить проще и будет больше поставщиков. А на месте просто установят столько сборок, сколько нужно для требуемой мощности.
ksbes
02.08.2022 13:14Не совсем понял, что значит «собирают на заводе»? 700-тонную махину они за сотни километров не повезут. Т.е. завод делает только «запчасти», а собирают всё равно «в поле»? Как панельные дома?
Или реально планируется везти этот тяжёлый негабарит?
V1RuS
02.08.2022 15:13да, повезут, только не целиком, а в виде трех отдельных частей. выше писали:
Weight ~700 tons in total are shipped from the factory in three segments
ksbes
03.08.2022 08:49Ну и в чём тогда принципиальное отличие в этом моменте от «традиционных»?
Их детали тоже не на месте вытачивают. А изготавливают на заводе и варят/скручивают на месте. Так же как и эти «миддл»-реакторы. («мини» — они на подводных лодках, а для гражданки там отдельный проект из серии «всё включено»).
Не вижу никаких преимуществ в надёжности, т.к. если и есть плюсы в более крупноузловой сборке, то они нивелируются бОльшим числом реакторов — т.е. большим количеством деталей на суммарный гигаватт выдаваемой мощности.
alexhott
01.08.2022 12:51+4Да какбы Билибинская АЭС с 1974года с ее ЭГП-6 http://www.biblioatom.ru/evolution/istoriya-osnovnyh-sistem/istoriya-reactorov/egp-6/. Естественное охлаждение тоже было заложено.
И многолетний опыт эксплуатации - в итоге строим ритм-200. и уже пара работает.
event1
01.08.2022 13:21+7Это разве не один из «воздушных замков» в ядерной энергетике?
Похоже, что нет.
Простите моё занудство, но делать такие утверждения можно будет после того, как реактор встанет в промышленную эксплуатацию и начнёт приносить доходы владельцам. Пока что, это освоение грантов правительства США. Не имею ввиду негативных коннотаций, но надо называть вещи своими именами.
R7R
01.08.2022 15:24+4NuScale активно развивается и все же есть далеко ненулевая вероятность того, что он таки будет реализован и начнет работу в промышленных масштабах.
Это, с очень большой долей вероятности — устройства, предназначенные для «бункеров судного дня» или их функциональных аналогов (где есть надежная охрана и нет проблем с квалифицированным персоналом).
На каком-нибудь крупном промышленном предприятии такое сложно представить, о средних и мелких и речи нет.
Rixty
01.08.2022 20:05Не особо в теме реакторов, но ведь наши стали сейчас делать реакторы небольшого размера на корабли, для космоса и так далее, но никакой сенсацией это не называли. Да примерно такие же реакторы делали в ссср, топаз, Енисей - около 900 килограмм всего.
Flux
01.08.2022 21:59+3В космос РИТЭГи летают, это немного другое.
Ну а вообще — маркетинг на западе традиционно намного лучше нашего. В России разработчик рекламирует новый реактор по сути государству, а в США стартап рекламирует реактор инвесторам, значит инвестора должны быть extremely hyped, а значит надо убедить всех что продукт это эмэйзинг прорыв который спасёт мир, решит кризис и вообще вернёт былую потенцию всем нуждающимся.
vanxant
01.08.2022 22:34+1Нет, СССР делал не только ритэги, но и именно реакторы. С суровыми термоэмисионными преобразователями
xl0e
01.08.2022 23:10+1Что большие, что маленькие, а вопросы с отходами все равно надо решать. Для большой станции гораздо экономнее выходит вся инфраструктура. Такие мини АЭС может сгодились бы в качестве временных или аварийных, которые можно быстро перебросить куда-то, но на презентации показана, что она работает со стационарной турбиной. Так что непонятна ниша этого продукта.
Интересно, компания работает 10 лет за счет чего? Только гранты?vanxant
01.08.2022 23:52+1Для маленьких реакторов, теоретически, активную зону можно увозить целиком, без перегрузки топлива на месте.
johnfound
01.08.2022 23:52+2Я знаю несколько таких проектов. Тошиба начала баловаться этим примерно 20 лет назад. Ну, где мой реактор в погребе? Ну, хотя бы на районе? На заводе? В городе?
Вообще-то идея измельчения энергетики правильная. Но не выходит. Если продолжат этим баловаться, может однажды получится.
Рабочая схема выглядит как коробка, на которой есть рубильник и 4 клемы для подключения нагрузки (3 фазная). Роем яму. Ставим коробку внутри. Подключаем нагрузку. Включаем рубильник. Закапываем. Через 20 лет откапываем. Сдаём на металлолом. Ставим новую коробку.
Все это, конечно, образно говоря.
gres_84
02.08.2022 11:19Поезда и корабли больше автомобилей и в них десятки человек персонала, поэтому они менее выгодны (нет).
Нужно пересчитывать выгоду и вред на единицу мощности. И сомневаюсь, что тогда малые АЭС будут выигрывать у больших в чем-то, кроме мобильности.
1Fedor
02.08.2022 11:59+1Очень специфический проект, только для чрезвычайно узкого применения в ненаселённый местности, типа Аляски, для питания маломощных потребителей.
Для широкого применения достоинств не вижу ни в плане безопасности, ни в плане стоимости.
Компания анонсировала для штата Айдахо 12 установок общей мощностью 600 мвт
для сравнения- современные четырехблочные АЭС имеют установленную мощность около 5000 мвт и срок службы до 80 лет(60 лет + продление), то есть нужно 100 блоков NuScale, сколько прослужит изделие и как его обслуживать - неясно. Ну и стоимость будет на порядок выше.
Компактная картинка реакторной установка не должна нас обманывать, не показаны все реакторные системы (подпитки-продувки, поддержания давления, борного регулирования,...), нет машзала, нет общестанционных объектов (водоподготовка, выдача мощности и система собственных нужд...), нет систем обращения с твердыми и жидкими радиоактивными отходами.
Неясно как осуществляется перегрузка топлива при такой компоновке, если на одной загрузке с высоким обогащением, то мал срок службы.
Одна из капризных систем - это парогенераторы, нет, наверное АЭС, где не было бы проблем с трубчаткой. Здесь замороченные парогенераторы со спиральными трубками, ремонт будет еще тот квест.
Теперь задумаемся о количестве персонала, технические специалисты, охрана, сервисные службы, их будет существенно больше на установленный мегаватт.Похоже PR проект для третьих стран. США утратили лидерство в данной отрасли, на этом рынке Китай, Корея, Россия.
Проект Вестингауз PWR двухпетлевой AP 1000 мощность 1100 мвт оказался очень капризным. Многочисленные проблемы со строительством AP1000 в США и Китае привели к банкротству Westinghouse, на помощь пришла компания Hyundai Engineering & Construction (E&C) с которой подписано соглашение о стратегическом сотрудничестве при строительстве АЭС на реакторах АР 1000.От дальнейшего строительства в США отказались. Westinghouse продаст украинской компании 2 комплекта оборудования реакторов АР-1000, которые остались от неудачного строительства в США.
Timnet
02.08.2022 12:17С малыми реакторами ещё встаёт вопрос безопасности от террористических угроз. Будет проблематично обеспечить каждому такому реактору адекватную охрану от потенциальных попыток взорвать его или использовать компоненты для грязной бомбы.
T-minus
02.08.2022 16:09Это не малый, а малый модульный реактор. Получат ту же мощность, что и на обычном, только поставят 3-4 модуля, то есть реактора. Маленький реактор сделать проще и первый реактор для субмарины был небольшим и один из его разработчиков Элвин Вайнберг высказывал некоторые опасения по поводу безопасности, когда эти разработки пошли в гражданскую энергетику, что с увеличением реактора, безопасность может снижаться. Тогда и надо было решить вместо одного большого делать несколько маленьких. Вот примерный список производителей, которые способны изготовить сам реактор
China's First Heavy Industries,[10] Erzhong Group, Harbin Electric and Shanghai Electric.
France's Framatome[11] (former Areva)[12]
Indian conglomerate Larsen & Toubro's subsidiary L&T Special Steels and Heavy Forgings Limited in partnership with Bhabha Atomic Research Centre and NPCIL[13][9][14][15][16]
Japan's Japan Steel Works and IHI Corporation (in joint venture with Toshiba, former)[17][18]
Russia's United Heavy Machinery (OMZ-Izhora), ZiO-Podolsk and AEM- Atommash Volgodonsk.
South Korea's Doosan Group.А столько времени надо, чтобы его изготовить. https://aem-group.ru/en/mediacenter/news/2015/october/the-first-vver-nuclear-reactor-vessel-manufactured-by-rosatom-company-has-rolled-off-“atommash”-production-site.html
It takes 840 days to manufacture a VVER-1200 reactor vessel. The issues of quality and safety are highly prioritized at every production stage
Не удивительно, что это занимает столько времени. Несколько маленьких реакторов будет сделать проще, а может и дешевле.
vanxant
03.08.2022 02:54Не удивительно, что это занимает столько времени. Несколько маленьких реакторов будет сделать проще, а может и дешевле.
Совершенно непонятно, откуда вы это взяли. Диаметр ВВЭР-1200 (3,9 м) меньше, чем у рекламируемого в статье (4,5 м). Высота примерно одинаковая. Вы - рекламный бот?
T-minus
03.08.2022 04:53https://www.nuscalepower.com/technology/technology-overview
The reactor measures 65 feet tall x 9 feet in diameter. It sits within a containment vessel measuring 76 feet tall x 15 feet in diameter.
Сам реактор 2.7 метра в диаметре.
Вот размеры ВВЭР - 1000 - 4.5 метра
https://ru.wikipedia.org/wiki/Водо-водяной_энергетический_реактор#/media/Файл:Wwer-1000-scheme.png
T-minus
02.08.2022 16:19Кстати, это первый новый дизайн реактора, одобренный комиссией по атомной энергетике США за последние 48 лет. В Китае уже начали строить в 2021 году и планируют закончить за 58 месяцев. https://www.world-nuclear-news.org/Articles/Chinese-SMR-containment-takes-shape
minusnaminus
03.08.2022 16:27Решение энергетического кризиса? Нашлись новые огромные залежи урана и мощности по обогащению простаивают?
Даже если удастся наладить массовое производство этого модульного (а не малого) реактора, то сразу же возникнет вопрос, на чем они будут работать. Нужны будут соответствующие (огромные) вложения
Kekmefek
Смотрю видео, и сразу появляется вопрос: это нормально что первый контур отправляют сразу на турбины?
Radisto
РБМК тоже так делает. Наверное да
Bedal
… и это ненормально. Все кипящие реакторы (BWR и РБМК) опаснее почти любой другой схемы.
Но предлагаемая схема — это PWR, аналог ВВЭР, воды там два контура.
Dotarev
На 0:54 и 1:37 видно, что используется два контура. По всей видимости, нижний теплообменник используется для предварительного нагрева воды второго контура, а верхний (выделенный на 0:54) – для парогенерации.
Что соответствует тексту статьи: