Малые модульные реакторы – одно из самых популярных направлений развития атомной энергетики и реакторных технологий.
За 70 лет существования ядерные энергетические реакторы заняли прочную позицию в мировом балансе производства электроэнергии. Их мощность увеличилась с нескольких мегаватт до почти двух гигаватт (хотя были проекты и крупнее).
Современная атомная электрическая станция – не только энергоблок, где присутствует реакторная установка и турбогенератор. Это ориентированное скопление цехов и производств, служащих для обеспечения работы столь мощного агрегата на должном уровне. Вдумайтесь: на любой АЭС существует не только большое количество систем безопасности (которые, кстати, подчиняются принципу резервирования) но и систем обеспечения и поддержки этих систем безопасности. Про количество и разнообразие систем для нормальной эксплуатации просто молчу.
Численность персонала на таких объектах составляет в среднем около 1000 человек на энергоблок. А если на площадке АЭС могут присутствовать дополнительные производства, к примеру, комплекс по переработке РАО, отдельное хранилище отработавшего топлива или даже опреснительная станция, то количество персонала только возрастет.
АЭС Брюс (Канада) — 6232 МВт (э). На фото видны цеха по производству тяжёлой воды.
Казалось бы, если станция экономически выгодна и генерирует большое количество электроэнергии, в чём же подвох?
У современных АЭС, как больших промышленных комплексов, есть существенные недостатки. Прежде всего это огромнейшие затраты на возведение такого комплекса. К примеру, стоимость строительства энергоблока №3 АЭС Олкилуото изменялась с 3 до 8,5 млрд. долларов (стоит учесть тот факт, что некоторые обеспечивающие цеха, и квалифицированный персонал на станции уже имеется). Для сравнения – стоимость БАК составила 6 млрд. долларов.
Для эксплуатации и обслуживания таких гигантов требуется не только эксплуатирующая организация, но и надзорный орган, большое количество институтов и научных центров по поддержке эксплуатации и безопасности.
В государствах с небольшим потреблением электроэнергии атомные электрические станции в современном виде будут экономически невыгодны. Думаю, читатели представляют, насколько большие затраты ждут владельцев АЭС после окончания срока эксплуатации, когда станцию нужно разбирать, перерабатывать и упаковывать отходы от производства электроэнергии на АЭС. Опыт показывает, что снятие с эксплуатации крупных АЭС обычно отстает по срокам.
Другая реальность
Параллельно с крупными энергетическими установками, развивались десятки установок для военных программ, к примеру, реакторы для подводных лодок (до 190 МВт) и исследовательские реакторы. Всё это дало толчок в будущем для развития малых реакторов.
Итак, что это? В определении МАГАТЭ, «малые» — реакторы электрической мощностью до 300 МВт, «средние» — до 700 МВт. Тем не менее, «SMR» используется чаще всего как акроним для «малого модульного реактора», предназначенный для серийного строительства, как альтернатива сложной конструкции «атомного острова» с его громоздкими помещениями и корпусами.
ММР – малые модульные реакторы – установки, разработанные с использованием интегральных технологий (реакторы с насосами (или без) и парогенераторами в одном корпусе), которые планируется изготавливать на заводах, используя при этом все экономические прелести серийного производства. Они могут быть построены независимо друг от друга или в виде модулей в большем комплексе, с добавлением мощности постепенно по мере необходимости.
Располагаться малые реакторы могут где угодно и как угодно.
Проект Flexblue – энергетический модуль, располагаемый под водой.
Российская военная экзотика – концепт.
Большинство ММР, если сравнивать с крупными реакторами, являются малообслуживаемыми. В частности, проекты таких реакторов предполагают более длительный интервал между перегрузками топлива (от 2 до 10 лет против 12–24 месяцев у больших энергоблоков) либо закладку топлива вообще на весь жизненный цикл – для этого необходимо периодически (раз в 10 и более лет) проводить замену компактного реакторного модуля.
Основные преимущества:
- Меньшая удельная мощность реакторной установки априори делает ее более безопасной, с точки зрения энергонапряженности (меньшая мощность – меньшее остаточное тепловыделение после останова). С точки зрения бэкенда – относительно низкие количества наработанных РАО.
- Энергоблоки данного типа менее зависимы от наличия возможности забора большого количества охлаждающей воды поблизости. Тем самым прекрасно подходят для работы в отдаленных уголках планеты (и не только), к примеру, генерируя энергию для добычи полезных ископаемых.
- Наличие достаточного количества пассивных систем безопасности. По-хорошему (в теории), данные системы решают основную аварийную проблему – потерю конечного потребителя тепла в случае аварии. На деле – хоть системы и пассивны, они так же нуждаются в постоянном надзоре и обслуживании. Но стоит признать большую устойчивость малых РУ к типичной ситуации – полной потере электропитания.
- Минимизация технически сложных строительно-монтажных работ с учетом специфики регионов возможного размещения. Минимальный объем обслуживания. Сокращение числа необходимого обслуживающего персонала на местах.
- Возможность существенного упрощения процедуры снятия с эксплуатации данных энергоблоков.
Малые реакторы, имеющие близкую перспективу внедрения (10 – 15 лет), относятся к следующим типам корпусных реакторов: PWR (водо-водяные под давлением), реакторы на быстрых нейтронах или высокотемпературные (преимущественно с газовым теплоносителем).
Слева на право: 1 – водо-водяной Westinghouse SMR. 2 – гелиевый HTMR-100. 3 – быстрый PRISM.
Поскольку большинство проектов ММР находятся на уровне концепта и требуют значительных НИОКР в будущем, дабы внести конкретику в моё повествование, остановлюсь на двух самых актуальных, уже готовых проектах.
1) NuScale (NuScale Power Inc., США)
Проект «NuScale Plant», ранее называвшийся MASLWR, представляет собой блок с водо-водяным реактором под давлением малой мощности – 45 МВт(эл).
Он был разработан совместно национальной инженерной лабораторией Айдахо и университетом штата Орегон (США). В 2007 году для коммерциализации проекта была создана компания «NuScale Power Inc.». Разработка проекта ведётся с 2000 года. Поскольку это модульный реактор — стандартно на площадке устанавливается 12 таких модулей.
Реакторное здание. Вид в разрезе.
Активная зона, парогенераторы и компенсатор давления находятся в пределах одного сосуда, циркуляционные насосы отсутствуют. Диаметр корпуса составляет 2,9 метра, высота 17,4 метра.
Теплоноситель, нагреваясь в активной зоне, двигается вверх, отдает тепло в парогенераторе, и по опускным каналам возвращается назад. Естественная циркуляция, да.
Активная зона набирается из тепловыделяющих сборок с красивым названием NuFuel-HTP2. По факту, схожая по дизайну с ТВС для западных блоков PWR, конструкция. Техническая спецификация на сборку для NRC вот. Перегрузку планируют производить каждые 24 месяца.
ТВС реактора NuScale. Кстати говоря, производства AREVA.
Картограмма загрузки активной зоны реактора NuScale.
Главной отличительной особенностью от схожих проектов является то, что корпус реактора дополнительно помещён в толстостенный металлический сосуд из нержавеющей стали. Вся эта конструкция находится в бассейне, полностью погруженная в воду. Система отвода остаточного тепловыделения состоит из двух независимых пассивных систем.
Системы планового и аварийного отвода тепла.
В конце 2016 года компания подала в американский регулятор заявку на получение лицензии. Это первая заявка на получение лицензии для SMR в США. Сей факт означает, что на данном этапе проект готов почти полностью, и имеет возможность стать вполне реальным, продаваемым продуктом.
2) CAREM-25 (CNEA, Аргентина)
Вероятно, читатель не ожидал увидеть эту страну в топе разработчиков ММР, но Аргентина сейчас находится ближе всех к эксплуатации 25-мегаваттного демонстрационного модульного реактора.
CAREM-25 представляет собой интегральный тип PWR, строительство которого началось в 2014 году по соседству с АЭС Атуча. Приятно удивляет то, что это аргентинская технология, и 70% оборудования и материалов планируется получать от местных производителей.
Проект разработан в качестве источника энергии для электроснабжения регионов с малым потреблением. Так же может быть использован для работы опреснительной установки.
Корпус реактора и основные системы безопасности.
Активная зона, гидравлические приводы органов регулирования, и двенадцать прямотрубных вертикальных парогенераторов (с перегревом пара) расположены в одном корпусе – по всем канонам модульности. В первом контуре – естественная циркуляция. Корпус реактора имеет диаметр 3,2 метра и высоту 11 метров. Активная зона набирается из 61 шестигранной (!) топливной кассеты.
ТВС реактора CAREM-25.
CAREM-25 содержит пассивные и простые активные системы безопасности. В проекте заложено, что при тяжёлой аварии активная зона остаётся неповреждённой в течение 36 часов без действия оператора и без внешнего электроснабжения. Ожидаемая частота повреждения активной зоны (ЧПАЗ)–10E-07 реактор/год.
Остановка цепной реакции деления производится с помощью двух независимых систем — стержнями СУЗ и системой впрыска бора в воду. При нормальных условиях эксплуатации бор не используется.
Отвод остаточного энерговыделения осуществляется пассивной системой PRHRS. Работает по принципу технологического конденсатора (isolation condenser). Конденсаторы PRHRS расположены в бассейне в верхней части контайнмента. Система обеспечивает отвод тепла от активной зоны в течение 36 часов.
Технологический конденсатор и бассейн системы PRHRS.
В проекте предусмотрена также пассивная аварийная система заливки воды в активную зону EIS в случае снижения давления в корпусе ниже уставки 1,5 МПа – при этом давлении рвётся предохранительная диафрагма, и в корпус заливается борированная вода из бака системы EIS. По-простому – гидроёмкости САОЗ.
Первая загрузка планируется в 2018.
К данному проекту есть большое количество вопросов. Например, надёжность 12-ти внутрикорпусных парогенераторов, возможность их осмотра и ремонта.
А так будет выглядить здание энергоблока снаружи.
Как вывод, стоит отметить, что малые реакторы позволят «подзарядить мотор» мирного атома и придать отрасли новые силы, а меньшая мощность, означающая более короткие сроки строительства, позволит снизить стоимость генерации и побороться с набирающими популярность ВИЭ.
В конце 2016 года был создан консорциум для реализации стратегической задачи – начать коммерческую эксплуатацию малых реакторов с середины 2020-х годов. В его состав входят следующие компании: AREVA, Bechtel, BWXT, Dominion, Duke Energy, Energy Northwest, Fluor, Holtec International, NuScale Power, Ontario Power Generation, PSEG, TVA и Utah Associated Municipal Power Systems. Как видим, присутствует несколько весомых игроков.
Так что о светлом будущем говорить пока рано, но позитивная динамика всё же видна.
Комментарии (66)
mphys
04.03.2017 22:38+2tl:dr
При всех плюсах АСММ это очень дорого, капитальные затраты на установки малой мощности не падают пропорционально уменьшению мощности, поэтому экономически выгоднее строить большие станции.
nuclearboy
04.03.2017 23:12+2Сейчас? Конечно дороже
Но при оптимистичном сценарии все возможно
eka1939
05.03.2017 12:08-1Чем больше — тем дешевле (в пересчете на количество вырабатываемой энергии). И вопрос утилизации встанет все равно, а «забыть» утилизировать маленький реактор — не сложно. И будем мы иметь локальные очаги потенциального радиоактивного загрязнения, про которые уже никто не помнит и не знает.
nuclearboy
05.03.2017 12:44+1Забыть про реактор? Ну это вряд ли
jar_ohty
05.03.2017 14:06+1Про сколько РИТЭГов забыли, напомнить? А там активности, конечно, поменьше, но размеры с биозащитой такого же порядка.
Lissov
05.03.2017 15:48+1С практической точки зрения, есть очень мало стран, которые могут забыть, и то сомневаюсь, что в гражданской энергетике такое может произойти. Всем остальным Магатэ очень быстро напомнит. Есть таки иногда польза от бюрократии :)
rfvnhy
06.03.2017 02:20Вы просто забываете что бывают локальные конфликты и прочие проблемы, которые могут отбросить страну назад. Будет просто не до них некоторое время, а когда опомнятся — некоторые объекты могут к тому времени потеряться… Пример с РИТЭГами вполне показательный.
Mad__Max
14.03.2017 00:52+1РИТЭГи компактные и обходятся совсем скромной биозащитой потому что в них в принципе нет нейтронного излучения и очень мало гамма излучений. За счет того, что для них отбирают только очищенные альфа и бета изотопы.
У работающего реактора, даже самого маленького либо будет несколько толстых слоев защиты из металлов либо хотя бы метровый кожух из железобетона для стационарных применений. Ну либо как в этих нескольких описанных проектах — он должен быть полностью утоплен под воду и окружен несколькими метрами воды со всех сторон, которая среди прочего служит и защитой от излучений.
Меньшими мерами с полноценным реактором не отделаться.
mphys
04.03.2017 22:58+2ММР – малые модульные реакторы – установки, разработанные с использованием модульных технологий (реакторы с насосами (или без) и парогенераторами в одном корпусе), которые планируется изготавливать на заводах, используя при этом все экономические прелести серийного производства.
В рамках вашей статьи может и да, во всем остальном мире это называют «интегральная компоновка», слово «модульный» применяют, чтобы подчеркнуть что большая станция из нескольких интегральных блоков может быть собрана из типовых модулей.
А вот это вобще вы интересно загнули:
Наличие достаточного количества пассивных систем безопасности. По-хорошему (в теории), данные системы решают основную аварийную проблему – потерю конечного потребителя тепла в случае аварии.
Каких например? И каких из этих систем нет в «больших реакторах»?
высокотемпературные (преимущественно с газовым теплоносителем)
А есть высокотемпературные не с газовым теплоносителем?
Поскольку это модульный реактор — стандартно на площадке устанавливается 12 таких модулей.
Реактор — не модульный, реактор тут интегральный. Модульная станция. Это очень большая разница, как пуля и патрон, для дураков одно и тоже, но вы все таки на ГТ.nuclearboy
04.03.2017 23:111) Во всём остальном мире? Modular reactor, загуглите. Компоновка интегральная, согласен. Называется реактор модульный.
Вам как, конкретно ссылки?
2) Блоки 2 и 3 го поколения их имеют в недостатке либо вообще не имеют. Современная АЭС, это не 3+
3)Высокотемпературный есть и на жидком меттале. А так, согласен
В основном, подразумевают газовые
nuclearboy
04.03.2017 23:15Small modular reactors (SMRs) are a type of nuclear fission reactor which are smaller than conventional reactors, and manufactured at a plant and brought to a site to be fully constructed.
Не сдержался, зашёл на Википедию
nuclearboy
04.03.2017 23:15https://en.m.wikipedia.org/wiki/Small_modular_reactor
Там и списки есть, ознакомтесь
ShabanovYT
05.03.2017 00:20-5Какова конечная цель?
Удешевить электроэнергию? Не получится, энергия, производимая атомными станциями дороже, чем тепловыми в 2-3 раза. Чем меньше станция, тем выше себестоимость энергии.
Улучшить экологическую ситуацию? В свете известных событий ( аварии в саш, англии, маяк. чернобыль, фукусима ) рассуждать об экологической безопасности атомных станций могут только окончательные идиоты.
Они могут сгодиться на случай апокалипсиса и в мирное время — воякам. которым все пофигу. В конце 50-х на вооружении стоял мини реактор, первый контур на натрии. По внешнему виду и размерам — в точности компрессор на колесах, которые раньше тарахтели вдоль дорог. Молодежь их наверное не видела ни разу, и не слышала. Сейчас их заменили электрические перфораторы.
blik13
05.03.2017 01:00+6Может я и ошибаюсь, но где-то читал что АЭС где-то на втором месте после ГЭС по стоимости энергии.
nuclearboy
05.03.2017 01:15+1Да, вы правы. В зависимости от страны, бывают и на первом.
azsx
05.03.2017 04:53+1но где-то читал что АЭС где-то на втором месте после ГЭС по стоимости энергии.
Вы это читали где-то для «больших АЭС» и без учёта инфраструктуры, которая нужна для функционирования АЭС на территории государства. Крайне сложно подсчитать сколько стоит реальная цена электроэнергии от АЭС, так как ядерной державе необходимо проводить опыты с радиоактивными элементами. Цена может быть меньше, а может и больше.
Статья о малых и средних АЭС.
Toshiba 4s (10 и 50 мегаватт) хотели запустить в Galene и стоимость киловатта по факту превысила стоимость от дизельной электростанции.
Nuscale не просто разработали в Айдахо, но и хотят построить (как нашу Елену). Сегодня расчётная стоимость составляет 2,9 млрд долларов, это выгодно. Но перерасход бюджета в США обычное явление и сколько проект будет стоить по факту — неизвестно.
ps
По моему мнению на таких технологиях считать стоимость бессмысленно. Сколько миллиардов надо — столько и напечатают. В случае успеха научатся быстро строить в любом месте АЭС с 540 МВт показателем (почти хватит для МСК, двух таких АЭС будет с избытком). Вот это круто, а сколько перед этим надо ноликов на счета дописать как то ни о чём. Не дороже денег.talovd
05.03.2017 09:59+3МСК — это Москва? Установленная электрическая мощность Мосэнерго 13 ГВт. И при этом компания покрывает лишь ~60% потребляемого объёма электроэнергии в московском регионе [1]. Таких реакторов по 540 МВт понадобится ~24 реактора, что как минимум 3 станции по 8 блоков. При этом хочу обратить внимание на разницу в маневренности ПГУ и АЭС, что важно для обычных потребителей, с нестабильным потреблением графика.
Суточный график потребления ЭЭ
azsx
05.03.2017 14:41talovd спасибо, что поправили. Я удивился, что мне расчёты показали, но решил поверить в них. Не верно посмотрел цифру потребления электроэнергии в МСК (Москве).
Я не отметил, но nuscale не выдаёт с реактора 540 МВт. Они хотят построить АЭС на основе разработки проекта nuscale в США и 12 реакторных блоков будут выдавать 540 МВт. То есть 3 * 8 * 12 = 288 блоков.
Lissov
05.03.2017 15:35+1Крайне сложно подсчитать сколько стоит реальная цена электроэнергии от АЭС, так как ядерной державе необходимо проводить опыты с радиоактивными элементами.
Почему же, есть же страны, которые покупают готовые АЭС и топливо и услуги по утилизации, для них всё просто. А стоимость всего этого должна окупать затраты разработчика, который не обязательно ядерная держава. Корея как пример. Ну для ядерных держав, понятно, возможность иметь бомбу бесценна.
С учетом всей инфраструктуры подсчитать «реальную» стоимость энергии с АЭС это примерно такая же задача, как и для ГЭС.
Structure
05.03.2017 13:16Да еще не стоит забывать про рабочие места и налоги. Ведь основной вклад в стоимость э/э — строительство АЭС.
А значит много денег остается в экономике, в виде зарплат строителям, местные материалы и т.д.
DEM_dwg
05.03.2017 08:43Странно, но не увидел экономического анализа.
Сколько по итогу будет расходов на мегаватт.
В принципе я понимаю за счёт чего получается выигрыш.
Он в основном получается за счёт уменьшения капвложений.
В итоге получение прибыли будет гораздо раньше.
С другой стороны стоимость мегаватта, на большой станции априори будет меньше.DancingOnWater
06.03.2017 13:37Экономический анализ по АЭС это еще то…
Давайте сравним:
- Один реактор в Олкилуото мощностью в 1600 МВт введенный в 2005 стоил 8 млрд доллларов.
- Два на Нововоронежской АЭС-2 по 1200 каждый (итого 2400 МВт) 213 млрд рублей (один построен в 2016, второй будет в 2017)
Суммарная мощность последней в полтора раза больше, а ценник в два раза меньше. Это если еще не учитывать, что первый это III -поколение, а вторые это III+ с ужесточенной безопасностью. а значит и доп расходами на нее.
Итого стоимость МВт от 1.67 млн долларов до 5 млн долларов.
А теперь о CAREM-25: это 25 МВт за 500 млн долларов итого 1МВт = 20 млн долларов. В 12 раз больше чем Нововоронеж.DEM_dwg
06.03.2017 13:38А рентабельность то какая?
DancingOnWater
06.03.2017 14:01+1Рентабельность зависит от цены на электроэнергию. Она в разных уголках планеты разная.
DEM_dwg
06.03.2017 14:07Это все понятно…
Я почему речь про рентабельность и стал вести.
Ведь по сути, рентабельность крупных проектов, безусловно выше.
Но для некоторых районов, проще поставить не большую АЭС, чем вести линии электропередач, в которых тоже будут потери.
Но потом встанет вопрос о захоронении и переработки отходов, а вот тут уже серьезнее тема.
На больших АЭС есть требуемая инфраструктура, а вот на малой АЭС её нету.
Соответственно малым АЭС придется, либо арендовать, либо сдавать за большие деньги ЯОТ.
КОроче нужен нормальный анализ, а не такие вбросовые статьи…DancingOnWater
06.03.2017 14:43Наши предполагает малый только условий крайнего севера. Для таких проектов делается РИТМ. И проблем с ЯОТ у них особых нет: все делается в рамках уже существующей инфраструктуры для атомных ледоколов.
Кстати, тут снова возникают вопросы к аргентинцам. В ЛК-60Я установки способны выдать 110 МВт электричества и все это стоит вместе с самим ледоколом 40 млрд руб (три ледокола стоят 120), т.е. 670млн $. В пересчете на МВт это всего в 3.5 раза дороже Новоронежской
DEM_dwg
06.03.2017 14:45DancingOnWater
Ну мы с вами похоже на одном языке говорим…
А ТСу, похоже не чего ответить…
trminator
08.03.2017 13:22Олкилуото-3 сравнивать пока что ни с чем нельзя, потому что он в 2005 начал строиться и до сих пор не готов, а цена всё растёт. Строит его так успешно, кстати, упомянутая в предпоследнем абзаце Areva.
Mad__Max
14.03.2017 01:02Воронежская — это оценки стоимости в рублях сделанные еще до 2014 года (как и значительная часть вложений и фиксирования контрактных сумм по этому проекту), когда доллар стоил по ~30р. В результате стоимость 2х воронежских блоков ~7 млрд.$
Остальная разница в основном за счет гораздо более дешевое местных раб. силы и ресурсов.
andrrrrr
05.03.2017 09:41-1чем меньше реактор, тем быстрее и реще должен реагировать персонал на всякие неполадки с ним.
и разбрасывать по всей планете мелкие, но много реакторов, мне кажется плохой идеей.
так сказать рядом с каждым городом по реактору.
не нравится мне это, и далеко не все хотят жить рядом с потенциальной грязной бомбой.
и надо не бороться с ВИЭ, а поддержить её.
но зато такие небольшие реакторы очень пригодятся для небольшой колонии на Марсе, Луне и тд., также для большого межпланетного транспорта тоже пригодятся.
так что их нужно разрабатывать, чтобы можно было отправить на орбиту целиком или по частям с последующей сборкой на месте.
engine9
05.03.2017 10:34Экологическое воздействие ЯЭ в том числе от добычи и обогащения топлива. А так же о трудностях хранения «отработки». Об этом тоже нужно помнить.
Lissov
05.03.2017 11:16+2Казалось бы, если станция экономически выгодна и генерирует большое количество электроэнергии, в чём же подвох?
Только в том, что так много энергии в одном месте — надо далеко не всем и не везде.
В статье названы недостатки больших и достоинства малых станций. Но на самом деле всё не так — чем больше станция, тем она выгоднее во всех смыслах (и экономически, и экологически). Это как и Аэробус 380 гораздо экономичнее в пересчета не пассажира, чем А 320 (вместе со всей инфраструктурой, большими ВПП и т.д.), проблема только в том, что мало где есть столько желающих лететь одновременно.
По пунктам:
1. Численность персонала — для АЭС определяется только экономическими соображениями. Люди банально дешевле, чем автоматизация этих процессов — ну и см. ниже про необслуживаемые станции.
2. Дополнительные производства — автор лукавит, ведь для малых станции отходы тоже надо перерабатывать, причем ещё и намного дороже, то что этих дополнительных производств и дополнительного персонала нет на пощадке станции — на самом деле огромный недостаток.
3. Огромнейшие затраты на возведение и утилизацию комплекса — опять таки, они в разы ниже, чем на малые станции с такой же выработкой энергии. Просто на малой станции надо меньшие расходы потратить гораздо больше раз.
А проблему утилизации малых станций похоже просто забыли
4. «надзорный орган, большое количество институтов и научных центров по поддержке эксплуатации и безопасности» — для малых станций их нужно гораздо больше.
5. Малые реакторы малообслуживаемые, в отличии от частой перезагрузки топлива на больших АЭС — ценой резкого снижения КПД и увеличения количества отходов. Это подойдёт только для военных.
6. «Меньшая удельная мощность реакторной установки априори делает ее более безопасной» — конечно, VW Golf вроде как безопаснее А380, только вот в автокатастрофах гибнут больше.
7. Независимость от перебоев энергии и пассивные системы безопасности — ценой снижения КПД, увеличения стоимости и удорожания утилизации до уровня, неприемлемого для больших станций.
Да и в приведенных примерах тоже не совсем так.
8. «Минимизация технически сложных строительно-монтажных работ» — не совсем так, просто перенос этих работ в другое место. Хотя это конечно плюс.
9. «Возможность существенного упрощения процедуры снятия с эксплуатации данных энергоблоков.» — а вот это очень спорно, скорее даже наоборот.
И как вывод,позволит снизить стоимость генерации и побороться с набирающими популярность ВИЭ
— с точностью до наоборот, стоимость генерации возрастёт. Если уж хочется, побороться можно только в плане установки маленькой стабильной станции в отдаленном районе с низкой потребностью в энергии.nuclearboy
05.03.2017 11:46+2Спасибо за конструктив!
Хорошо, по пунктам.
1) Численность персонала на АЭС выбирается из экономических соображений и рад. нагрузок. Тут отчасти согласен. Но на блоках меньшей мощности, даже обычных — народу меньше, знаю по опыту
2) Автор не лукавит, потому что одно дело переработать 200 тонн радиоактивного теплоносителя. Или 20. По топливу та же история. ТВС больших размеров перерабатывают до сих пор с большим трудом.
3) Зависит от того, вся ли установленная мощность будет использоваться. Во многих странах большие блоки не выгодны
4) Не знаю, почему их нужно будет больше. Но к примеру отделу прочности не придется считать огромное количество трубопроводов, причем расположение которых на каждой аэс разное. Хорошая нормативная база, и все. Страна покупатель будет использовать 95% НИОКР изготовителя
5)Резкое увеличение отходов? Низкое КПД? Посмотрите КПД этих блоков. А про отходы хотелось бы конкретнее
6) Реактор-генератор тепловой энергии. Система очень инерционная, и охлаждать гигаваттник после останова нужно намного дольше чем 200-т мегаваттник к примеру.
7) Не согласен. Поставить термосифон или пассивный кондесатор конечно же многим дороже, чем поршневой или центробежный насос, с кучей движимых деталей, которому нужен ремонт и обслуживание
9) Почитайте как утилизируют РБМК, что делают с графитом и сколько уходит на то, чтобы порезать всё трубное хозяйство на обычном водо-водяном. Тут точно без сомнений. Оборудование интегрированное в корпус, перевозится вместе с корпусом.
Ещё раз спасибо за комментарииLissov
05.03.2017 13:55Повторюсь, вопрос только в том, сколько нужно энергии. И так надо сразу и писать — если надо мало энергии, то малые АЭС хороши. А если надо 5 ГВт, то лучше большая АЭС. А указнные преимущества и недостатки не в тему. То есть использовать ЗАЭС для выработки 100МВт — глупость, и так конечно никто не делает. И считать надо не в абсолютных показателях, а от выработки. Отсюда все ответы:
1) Блок меньшей мощности вырабатывает меньше энергии. То есть на 2 меньших блоках может быть больше людей, чем на одном большом. Хотя может и нет — как я писал, на АЭС уменьшать количество персонала просто невыгодно экономически.
2) Лукавит, потому что он написал «если на площадке АЭС могут присутствовать дополнительные производства, к примеру, комплекс по переработке РАО, отдельное хранилище отработавшего топлива или даже опреснительная станция, то количество персонала только возрастет.», а при описании малых станций забыл о персонале, который должен транспортировать станцию в места утилизации и там утилизировал. И да, 200 тонн радиоактивных материалов переработать на месте гораздо легче и дешевле, чем 10 капсул по 20 тонн с транспортировкой куда-то.
3) Ну я об этом и говорю, это и есть единственный довод в пользу малых.
4) Чисто про надзорный орган, проинспектировать одну АЭС на 6 гигаваттных энергоблоков это практически столько же работы и затрат, сколько одну АЭС на 6 блоков по 100 МВт. А если ещё и места утилизации не там же, то в сумме систему малых АЭС инспектировать в десятки раз дороже. НИОКР — ок, чуть проще.
5) Ок, я не КПД имел в виду, а отдачу электроэнергии с килограмма урана. Большие АЭС перегружают рас в год-полтора частично, чтобы на комбинации свежего и старого топлива дожигать старое до конца. Если сделать станцию необслуживаемой, то она сможет выжигать гораздо меньший процент топлива, то есть для выработки того же количества электроэнергии надо больше топлива и больше отходов. Можно переработать и отправить в большие реакторы, но вы поняли.
6) А охлаждать 5 200-мегаваттников в одной комнате? :) я к тому, что утверждение «малый реактор если сломается то меньше нагадит, потому он безопаснее» — не совсем корректно, ведь малых нужно больше. А у более надёжных систем безопасности есть своя цена — и не только экономическая, но и по возможностям утилизации.
7) В пределах большой АЭС, нормальный насос гораздо проще и дешевле пассивной системы — потому что её как-то впихнуть надо, и придумать достаточно степеней резервирования проще, дешевле и надёжнее, чем городить пассивную систему. Для малых реакторов наоборот.
9) вот именно, я прекрасно знаю как утилизируют РБМК и сколько это стоит. А как утилизируют малые реакторы — Вы знаете? Можете подсказать, где почитать? Боюсь что нет. И если учесть срок службы, то речь идёт об утилизации десятков малых вместо одного РБМК. Вы представляете, как разобрать и очистить даже один радиационно загрязнённый интегрированный корпус? Можно конечно закопать, ну так и РБМК можно бетоном залить, проблем то. Но из РБМК хоть топливо вытащить просто.
rub_ak
05.03.2017 17:15Отмечу только по 1 пункту: Если нужно мало энергии АЭС вообще не нужна, помоему опыт использования РИТЭГов это доказал.
Alex_Hannibal
06.03.2017 09:57+2Скажу по своему опыту энергетика: большая станция в энергосистеме — это зло. Создание мощной станции повлечет за собой усиление электросетевой инфраструктуры — магистральные ЛЭПы. И, я полагаю, это тоже стоит включать в цену АЭС. Большая станция оправдана когда непосредственно надо выдать большую мощность в локальное потребление: крупные технологические зоны.
К тому же не стоит забывать, что АЭС — это базовый источник генерации. Для АЭС необходимо поддерживать постоянный уровень генерации по графику. То есть не получится снижать-повышать генерацию станции в непрерывном режиме. Слишком это система инерционна и требовательна к ведению режима.Lissov
06.03.2017 10:40+1Совершенно согласен, я с этого и начал, что всё определяется потребностью в энергию. И конечно ЛЭП тоже нужно включать в стоимость — кстати и для зеленой энергетики хорошо бы не забывать.
А вот про изменение режима в целом для АЭС верно, но то же самое касается и малых реакторов, я не думаю, что они будут более управляемы, чем большие. Тем более что для них вопрос прогнозируемого ресурса стоит острее.Alex_Hannibal
06.03.2017 10:57Согласен, но для зеленой энергетики чаще всего не требуется строить магистральные ЛЭП (я не говорю про офшорные ветряки и крупные 100+ МВт солнечные электростанции).
Честно, меня тоже берут сомнения по поводу режима в малых АЭС. Где-то уже давно читал, что автоматикой можно регулировать выдачу, но не помню где. Но опять же 25 МВт блоки в плане регулировки мощности проще — можно скидывать в энергосистему излишки, либо просто сбрасывать мощность на нагрев или что-либо подобное. Как вариант еще рядом с такой АЭС предусматривать шахту куда закачивать сжатый воздух, чтобы в часы максимума обратно его выпускать и снабжать тем самым потребителей.Lissov
06.03.2017 16:40+125 МВт блоки в плане регулировки мощности проще — можно скидывать в энергосистему излишки
о том же и вопрос, что излишки это по определению когда энергосистеме они не нужны. Если есть куда скидывать, то так и с большой АЭС можно :) А сбросить на нагрев — сильное увеличение стоимости электроэнергии + зеленые будут недовольны.
Но всё уже придумано до нас :) ГАЭС достаточно эффективны и гораздо проще в постройке, чем такие шахты.
tundrawolf_kiba
06.03.2017 15:49Скажу по своему опыту энергетика: большая станция в энергосистеме — это зло. Создание мощной станции повлечет за собой усиление электросетевой инфраструктуры — магистральные ЛЭПы.
Насколько понимаю — это одна из основных причин что термояд тормозит. Читал вроде, что экономически эффективно строить термоядерный реактор на >10 гигаватт, но тогда инфраструктура, обслуживание, размеры самого реактора становятся бешеными в плане стоимости.Alex_Hannibal
06.03.2017 16:23Да тут даже не инфрастуктура и т.д. Тут вопрос КУДА вы будете выдавать эту мощу? Московская энергосистема — 18 ГВт в пик нагрузки и около 12 ГВт в минимум. Поставил такой реактор… и потушил на лето? Или потушил все остальные станции на лето и они разорились. Опять же выдавать в соседние регионы и от самой станции — громадные кап.затраты на сетевое строительство, чтобы через них можно было выдать такую мощу от данной станции. В общем я считаю что все же будущее за компактной распределенной генерацией и смарт гридами (но не в России).
Mad__Max
14.03.2017 01:16Это при текущих технологиях (уровня использующихся для строительства ITER сейчас). По принципу если не получается решить вопрос интенсивными методами (наращиванием удельных параметров и эффективности), то можно их решить экстенсивными. По принципу против лома нет приема.
В применении к термоядерным реакторам это выглядит так: не можем на текущих технологиях эффективно удерживать плазму, при этом нагревая ее до термоядерных температур? Просто сделаем реактор во много раз больше по размеру — тогда достичь нужных параметров можно и на текущих технологиях.
Если будет продвижение в технологиях (например более эффективные сверхпроводники для магнитов, позволяющие создать более мощные поля или найдут более эффективную схему удержания вместо ТОКАМАКов), то будет эффективно строить и менее мощные реакторы.
VT100
05.03.2017 13:21+3«Простенько и со вкусом» решена проблема частых перегрузок топлива. Используются ТВЭЛ'ы с добавкой гадолиния.
Прежде всего, гадолинию свойственно наивысшее среди всех элементов сечение захвата тепловых нейтронов: 46 тыс. барн – такова эта величина для природной смеси изотопов гадолиния. А у гадолиния-157 (его доля в природной смеси – 15,68%) сечение захвата превышает 150 тыс. барн. Это «рекордсмен» среди всех стабильных изотопов.
Столь большое сечение захвата дает возможность применять гадолиний при управлении цепной ядерной реакции и для защиты от нейтронов. Правда, активно захватывающие нейтроны изотопы гадолиния (157Gd и 155Gd) в реакторах довольно быстро «выгорают» – превращаются в «соседние» ядра, у которых сечение захвата на много порядков меньше.
По мере выгорания 235U — выгорает и он и реактивность остаётся достаточно постоянной на протяжении более длительного срока.Mad__Max
14.03.2017 01:28+1Или эрбий можно аналогично использовать.
Только это не отменяет того, что помимо добавки гадолиния или эрбия нужно топливо с намного более высоким уровнем обогащения по 235 урану (и/или плутонию). Которое обходится дороже в производстве не только в абсолютном выражении (это само собой), но и в относительном — на единицу выдаваемой энергии.
Ну и снижает наработку вторичного ядерного топлива (плутония).
В результате несмотря на то, что частоту перегрузок можно значительно снизить, на «классических» АЭС за этим не особо гоняются. Те более что перегрузки каждые 10-18 месяцев это частичные (заменяется только часть ТВС), а полный цикл от помещения свежей топливной сборки в реактор и до ее излечения и отправки на хранение составляет порядка 5 лет.
Idot
05.03.2017 17:35Такие реакторы очень хорошо подошли бы для Марса.
Но, на Земле уязвимость к терактам напрочь перекрывает все плюсы.
BalinTomsk
07.03.2017 17:43в бетоне на глубине под бетоном 60 метров или под водой на глубине 600 метров полностю безопасны
Texconten
05.03.2017 18:24+1Про российскую программу АСММ планируете написать?
- почему вообще нужны и целесообразны АСММ — точка зрения Великих Древних.
- с какой стати АСММ безопасней больших АЭС.
- откуда взялся в России этот адский зоопарк: 51 проект АСММ начиная с 1983 года.
- эпОпея ПАТЭС: гиблое место для директоров и 45 миллиардов рублей.
- "Елена" — куда можно применить 300 КВт электроэнергии за 22 млн. долларов.
- РИТМ-200, БРЕСТ, СВБР-100, "Шельф" — ready for deployment но чота все же не deployment.
- потенциальные заказчики — кому вообще это нужно в России (как ни странно, кому-то нужно).
- Позиция РТН — кстати, это вообще ключевой вопрос в истории с АСММ — позиция самой ГК и, в частности, КРЭА и почему в итоге вокруг до сих пор нет ни одной АСММ.
nuclearboy
05.03.2017 18:29Эх, отлично бы написать. Но я только начинаю разбираться в данной тематике. Пол года назад прочёл труды ИБРАЭ по поводу АСММ.
А по рос. программе, думаю всё будет зависеть от опыта эксплуатации Академика ЛомоносоваTexconten
06.03.2017 01:39+1Точно могу сказать, что от АЛ не зависит уже ничего: эта байда заведомо устарела до ввода в эксплуатацию и ничего хорошего от нее в будущем ждать не приходится. Ну, то есть она, скорее всего, будет все же дешевле в эксплуатации, чем Билибинка, но не так чтоб намного. Это такая… кошка для тренировок :)
Российская программа это как раз плавучки 2 поколения и наземные станции на базе РИТМ-200 — с длинной топливной кампанией. Если хватит денег и сил разрулить оставшиеся технические проблемы экономически приемлемым образом, то, может быть, СВБР. И какие-то транспортабельные гражданские микроблоки типа "Шельфа". Типа все, полная линейка 10-50-100 МВт(э). Остальное получается либо заведомо хуже больших АЭС, не имея никаких преимуществ, либо очень уж недоразработано.
Lissov
05.03.2017 21:10РИТМ-200 я бы сюда не примешивал, с ним вроде бы всё неплохо. Как и вообще с корабельными реакторами — это своя ниша с другими требованиями, и определенным опытом.
А с остальными ИМХО главная проблема — в условиях монопольного рынка это никому не нужно.Texconten
06.03.2017 01:44РИТМ изначально разрабатывался как универсальный, годный и на ледокол и на плавучую АЭС и на наземную. И есть принципиальная разница между корабельным или судовым и ледокольным реактором; если буду писать статью, опишу подробнее. В принципе, в мире многие компании делают корабельные установки, но никто не пытается инсталлировать их в АЭС — даже французы в свою FlexBlue — все разрабатывают с нуля. И тому есть очень веские причины :) А вот ледокольные РУ для АЭС — годятся. Особенно если разработаны с таким намерением. Такие дела.
nuclearboy
06.03.2017 10:07Он же может использоваться как корабельный
nuclearboy
06.03.2017 10:28не только как*
Lissov
06.03.2017 10:52+1На бумаге да. Я имею в виду, что на корабль большую АЭС поставить затруднительно да и не нужно столько энергии, а для ледоколов и авианосцев (и только для них) атом имеет существенные преимущества. Потому такой реактор будет, даже с любыми компромиссами с КПД и утилизацией.
А на земле он может оказаться просто не конкурентоспособен, можно же не пихать всё в маленький корпус, там приоритеты совсем другие.
rfvnhy
06.03.2017 03:17Lissov в большинстве пунктов полностью прав — чем меньше установка, тем хуже КПД.
А если брать глобально, то еще и обслуживание надо считать полностью.
много буквЦена маленькой установки со всеми циклами от производства до окончательной утилизации, а во время работы ремонт и обслуживание выйдет в пересчете на киловатт час существенно дороже чем АЭС стандартного размера
По поводу обеспечения безопасности — проще охранять одну площадку большого размера чем 100 мелких.
А еще куча накладных расходов «вылезет»
Так что удел мелких реакторов — это или подводные лодки или очень отдаленные места, где нужна энергия, но куда провода дотянуть слишком дорого. А альтернативные источники по каким-то причинам использовать сложнее.
А авторы проекта считают как-то очень странно. «Выводя за скобки» многие расходы… При том, что в реальности они никуда не деваются.
Это как выводить на аутсорс уборку, охрану и бухгалтерию для крупной организации, когда дешевле содержать собственные. Для мелкой конторы это оправдано, а вот если посчитать на «единицу продукции» окажется что и сама мелкая контора обычно не оправдана, не говоря о затратах на аутсорс… Все эти ИП и ООО окупаются только пока часть расходов не учитывается или «не видна». Например кто-то организовал небольшое производство в гараже и думает что у него все окупается, но если посчитать аренду или покупку гаража, аренду/покупку авто на доставку, затраты времени на оформление договоров,… и тд и тп окажется что он в лучшем случае вышел в 0 или даже в минусе.
Это как с производством деталей из пластика. Пока это единичные экземпляры, то оправдан 3D принтер, как только надо выйти «на поток» и делать по 10к-100к одинаковых, то никакой 3D принтер не окупится, в отличии от установки по литью под давлением или штамповке. В обратной же ситуации, когда надо единичные экземпляры одно изготовление пресс-форм для такой установки будет дороже чем 3D принтер.
Я это к чему. Не надо плодить сущности. В одном месте дешевле крупное, в другом мелкое, но в большинстве случаев чем крупнее производство, тем дешевле единица произведенной продукции. В некоторых случаях доставка электроэнергии сожрет разницу, но тут надо считать. И я думаю что будет очень мало мест, где такие установки полностью окупятся против крупных.
То же самое с экологией — крупные очистные будут дешевле сотен мелких. А там, где физика не дает делать крупные установки их можно сделать оптимального размера, но поставить рядом и сэкономить на других расходах — например на доставке или охране.
REPISOT
Может быть, «наработка на отказ» или «безотказный интервал»?
И в условиях современной террористической угрозы беспокоит защищенность таких объектов по сравнению с нормальными станциями.
Garbus
Да, тоже показалась концепция слегка оптимистичной. Если в тонкостях конструкции и себестоимости еще можно гадать, не имея профильных знаний, то «человеческий фактор» уже вызывает опасения.
darthmaul
А что с терроризмом? Закопать реактор поглубже и бетоном залить. Они же необслуживаемые, насколько я понял. Раз в два года сломать бетон, перезаправить реактор и повторить процедуру не составит особых проблем. Незаметно пробить бетон не получится, взрыв на поверхности реактору ничего не сделает. Естественно, реактор должен быть оснащен автономной системой автоматического глушения, которая сработает если теплоноситель перестанет прокачиваться через него. Самое главное — цена, нужно серийное производство чтобы конкурировать с большими АЭС. Отдельное преимущество таких реакторов — их можно перевозить и проводить все опасные операции (все манипуляции с топливом) как можно дальше от населённых пунктов, на заводе в пустыне. Ну или в порядке фантастики — на огромном специальном корабле посреди океана.
nuclearboy
Эти примеры-обслуживаемые. Лично я слабо верю в необслуживаемые блоки. Будет охрана, зона наблюдения. Но количество людей будет значительно меньше, из-за меньшей территории площадки. Да и стоит учесть, что любая установка проектируется с отдельным подходом к нераспостранению
darthmaul
Жаль, где — то видел канадский проект именно необслуживаемого подземного реактора. Но в любом случае, такие реакторы можно разместить под землёй, что сразу отметает голливудский сценарий с захваченным самолётом, таранящим АЭС. Плюс любая авария (даже meltdown) под землёй не настолько катастрофична как на поверхности.
Garbus
Я конечно имел в виду не только терроризм, обычную халатность и попытки «сэкономить» отмести гораздо сложнее.
Но вернусь к террористам. Реактор — очень уязвимая штука, мегаваттные мощности не получить без контуров отводящих тепло во внешнюю среду, куда так удобно совать заряды. До масштабов ЧАЭС&Фукусимы довести не получится, но пугать обывателей, более чем достаточно. Один даже «успешный» терракт со скромными выбросами и бурление известной субстранции в СМИ достигнет эпических масштабов.
Mad__Max
«Голливудский» сценарий вполне штатный для всех современных проектов строящихся «классических» АЭС.
Штатный в плане, что прямой удар даже крупного самолета прямо в здание реакторного блока, сам реактор должен пережить без критических повреждений. Так же как контеймент должен выдерживать полный разрыв реактора или магистральных трубопроводов изнутри без выпуска радиоактивных выбросов наружу.
И без какого-либо закапывания под землю при этом обходятся.
Впрочем слишком высокая стоимость классических АЭС про которую в статье пишется как один из основных их недостатков во многом получается как раз из-за необходимости соответствовать таким жестким требованиям по безопасности.
nuclearboy
ЧПАЗ это конкретная характеристика
Применяется при анализе безопасности.