В такой большой стране, как США около 20% всего производимого электричества генерируется на АЭС. Атомная энергетика дает около 50% так называемого «низкоуглеродного электричества». Но сейчас у Штатов с этим проблемы — дело в том, что подавляющее большинство АЭС были построены в 70-х и 80-х годах прошлого века.
Единственный реактор установили в 90-х, так что он может считаться «молодым». Все остальные морально и физически устарели. Правда, моральное устаревание здесь превалирует, поскольку американцы стараются заменять устаревшее оборудование.
Решение проблемы, похоже, нашли не чиновники, а ученые — специалисты из Национальной лаборатории Ок-Ридж (кстати, именно они решили еще одну задачу — нехватку изотопа плутония, который используется в качестве топлива для термоэлектрических генераторов космически аппаратов). Ученые разработали комплексную методику моделирования оборудования АЭС, включая возможность оценки эффективности работы обновленной инфраструктуры.
Занимается этим вопросом одно из подразделений Ок-Ридж, которое называется CASL. Его задача — повышение эффективности работы американских АЭС до максимума. Для этого устаревшие компоненты реакторов планируют заменить на новые, с тем, чтобы сами реакторы продолжали работать.
Руководитель программы сравнил действия своего подразделения с действиями современных ремонтников, которым поручено обновить дом викторианской эпохи. Здание еще крепко, ему ничего не угрожает. Но необходимо поменять дизайн, провести электричество и добавить прочие необходимые современному гражданину коммуникации и системы. После обновления здание будет служить верой и правдой еще множество лет.
Моделирование по VERA позволяет узнать, насколько эффективной будет работа отдельных элементов инфраструктуры и самой энергосети после ее модернизации. Кроме того, модель позволяет проверить различные схемы интеграции АЭС в энергетические сети страны. К примеру, днем в ряде регионов большое количество энергии вырабатывается солнечными и ветрогенераторами. Но эта энергия уходит впустую, поскольку уровень выработки электричества на АЭС не меняется, а потребителей больше не становится.
Моделирование покажет, когда можно безопасно снизить активность работы АЭС, с тем, чтобы вырабатываемая альтернативными источниками энергия не пропадала. Кроме того, моделирование позволяет отследить безопасность всей системы или отдельных ее элементов. «Это нужно для того, чтобы достичь нашей цели — отсутствие инцидентов на производстве», — говорит один из участников программы. В некоторых случаях мы можем снизить выработку энергии на АЭС со 100% до 50%, затем при необходимости поднять.
Система позволяет отслеживать не только активность работы отдельных АЭС или их реакторов, но и контролировать каждый топливный элемент, зная, где и что происходит в конкретный момент.
В CASL надеются, что разработанная технология даст возможность постепенно обновлять АЭС и элементы энергосети, для того, чтобы вся система работала максимально эффективно.
У вычислительной системы VERA весьма неплохие возможности, которые базируются на 1000-ядерном вычислительном кластере из Национальной лаборатории Айдахо. Компании, которым необходимо поработать с VERA, получают собственные аккаунты в системе и могут работать удаленно.
По мнению экспертов, работа CASL может повысить и эффективность действий регуляторов атомной отрасли. Их часто подвергают критике из-за недостаточно быстрой работы.
Главная задача экспертов сейчас — максимально увеличить срок работы АЭС без снижения уровня безопасности.
Комментарии (48)
GiperBober
20.01.2019 19:41В некоторых случаях мы можем снизить выработку энергии на АЭС со 100% до 50%, затем при необходимости поднять.
Чота мне всё это напоминает… Одни экспериментаторы тоже пытались использовать АЭС как маневровую мощность.
solariserj
20.01.2019 22:07+1Если вы про Чернобыль, то там был эксперемент, и суть эксперимента в изучении «выбега ротора турбогенератора» как резервное питание
vershinin
21.01.2019 10:27+1Эксперимент, кстати, подтвердил, что использовать выбег ротора как источник резервного питания можно.
rpikulenko
21.01.2019 16:28+1Более того, авария произошла ДО того как эксперимент начался, т.к. суть эксперимента была как раз в том, чтобы изучить как долго выбег генератора может обеспечить резервное питание, ПОСЛЕ того как реактор будет заглушен. «Вы?бег — неустановившийся режим работы машины при постепенно уменьшающейся скорости после отключения двигателя или другого источника движения.»
А реактор взорвался как раз при остановке и эта авария к эксперименту не имеет никакого отношения, а явилась следствием критичных ошибок при проектировании РБМК. Одна из ошибок — при определенном режиме работы, опускание стержней в активную зону реактора, вместо глушения реактора вводили положительную реактивность, что приводило к увеличению можности и могло стать (и стало) причиной неконтролируемого разгона реактора, если эта положительная реактивность накладывалась на другие факторы, способствующие разгону.
tnenergy
21.01.2019 22:54Нет, авария произошла после эксперимента, но именно потому что была нарушена методика его проведения — кнопка глушения должна была быть нажата до. И если бы она была бы нажата до… то ничего бы не изменилось, блок бы ровно так же взорвался.
teecat
22.01.2019 16:24Наш преподаватель, которого привлекли КГБ для оценки, а не теракт ли это — рассказывал, что стержни, которые должны были опускаться автоматически — были вытащены и вручную законтрены, чтобы не дай бог не опустились. Рассказывалось это на семинаре, на котором мы в том числе разбирали йодные ямы
tnenergy
22.01.2019 20:16>Рассказывал, что стержни, которые должны были опускаться автоматически — были вытащены и вручную законтрены, чтобы не дай бог не опустились.
Т.е. информация в отчетах ИБРАЭ, ВНИИАЭС, МАГАТЭ (INSAG) о внесенной вытеснителями реактивности, которая спровоцировала взрыв — все сфальсифицировано? И только ваш преподаватель и КГБ знают правду?
LSDtrip
20.01.2019 23:33+2Скорее всего имеется в виду долгосрочное изменение. Вроде что следующие 5 лет реактор работает на 50%, потом плановый ремонт, перегрузка топлива и выход на 100%. Иначе реактор просто за эти 5 лет развалится, если мощность менять несколько раз в неделю.
А на 4 энергоблоке ЧАЭС проводили штатные испытания, которые необходимо проводить на каждом блоке после ввода в эксплуатацию, а не эксперимент.Dorogonov_DA
21.01.2019 00:44Погодите, но в Чернобыле блок не вводили, а готовились в скором времени вывести из эксплуатации, для плановых работ и загрузки свежего топлива.
LSDtrip
22.01.2019 00:22Ввод в эксплуатацию — это по сути запуск (выход на критическое состояние) и подключение к сети после постройки. Вывод из эксплуатации — остановка, дезактивация и окончательная разборка энергоблока. А то, что вы назвали, это плановый останов, да, действительно, после испытаний планировалось глушить реактор. Собственно всё так и сделали. Да вот тормозок то оказался с сюрпризом от конструкторов.
natan555
21.01.2019 02:36Нет, скорее всего имеется в виду именно возможность снижения мощности в дневные часы, когда активна солнечная генерации. Насколько я знаю немецкие реакторы позволяют управлять вырабатываемой мощностью в достаточно широком диапазоне. Жаль что Германия собирается закрывать такое чудо инженерной мысли, как ядерные электростанции.
andrey_gavrilov
21.01.2019 16:28+1лучше всего с оперативным маневром мощности у французов, а вовсе не у немцев. И по вполне понятным причинам, — см. долю АЭС в УМ и в выработке у них.
(посмотрим на долю ядерной энергетики в выработке Франции)
Mad__Max
21.01.2019 07:06Нет, имеются ввиду частные маневры, даже не недельные (хотя они тоже цикл рабочие-выходные), а дневные.
С чего ему разваливаться? Изменение мощности максимум на 50% за несколько часов это достаточно плавные изменения. На тепловых станциях (газовых и угольных) мощность меняют намного быстрее, а возникающие при этом тепловые и механические нагрузки там даже выше чем на АЭС (температуры существенно выше, часто давления тоже выше).
Единственно, что раньше подобные режимы не закладывались при проектировании, т.к. считалось что это особо не нужно, а проект несколько усложняет и удорожает (а у АЭС и так с этим проблемы). Поэтому для реализации требуется доработка проекта и модернизация, в основном системы управления.
У нас в РФ кстати тоже с таким экспериментируют/готовятся к внедрению: gns.mephi.ru/sites/default/files/journal/file/ru.2018.3.3.1.pdf
edrid.ru/rid/218.016.a9d0.html
Попроще (научно популярно): atomicexpert.com/page464210.html
Kolyagrozamorey
21.01.2019 22:38На Украине не так давно тоже провели успешный эксперимент по суточному регулированию мощности реактора. Вот результаты этого эксперименту: xaec.org.ua/store/files/presentations/ukr/2018-07-30-154439pres2.pdf
lubezniy
22.01.2019 02:08Ну тут в не столь широких пределах менялась мощность. И то по итогам испытаний появился перечень доработок. Но это, наверное, уже зависит даже не столько от модели реактора, сколько от конкретного экземпляра.
LSDtrip
22.01.2019 00:47Повышенный износ оборудования. Всё имеет ресурс в количестве циклов изменения мощности и он относительно небольшой, порядка сотен для топлива и тысяч для реактора. Учитывая цену оборудования, даже просто избыток мощности сбросить в виде тепла в атмосферу лучше, чем гробить по 1млн.баксов (1/5000 стоимости реактора) на манёвр, это цена суточной выработки электроэнергии (цена расходуемого топлива за день вероятно раз в 10 ниже).
Mad__Max
22.01.2019 02:21Насколько знаю основное ограничение как раз топливо — сохранение прочности и герметичности оболочек. А реактор особо не изнашивается от этого. То ограничение в несколько тысяч получают как кол-во циклов допустимых для топливных сборок (ТВС) умноженное на кол-во топливных компаний за срок службы реактора. Допустим ТВС могут выдержать 200 циклов, полная топливная компания (период в течении которого постепенно заменяются все имеющиеся в реакторе ТВС) занимает 5 лет, срок службы реактора 60 лет.
60/5 = 12 топливных компаний
200*12 = 2400 циклов значительного изменения мощности за срок службы реактора
И реактор 5 гигабаксов вовсе не стоит. это порядок стоимости всей АЭС с 1 блоком, причем довольно дорогой. Ну или 1 блока в составе многоблочной АЭС, а не 1 реактора, включающей огромную кучу дорогих вещей помимо реактора — знания, парогенетаторы, турбины, турбогенераторы, траснформаторную подстанцию, РУ, обустройство территории и периметра и т.д.
И если общий срок службы ректора от этого не снижается — то эти расходы виртуальные — аммортизация не увеличивается.tnenergy
22.01.2019 20:18Корпус реактора и ГТЦ тоже нормируются по циклам разогрева-охлаждения, поэтому глубокий маневр ограничен по количеству раз. Но цифры, которые я видел — от 50 до 100 тысяч циклов.
andrey_gavrilov
21.01.2019 16:53кроме замечаний по содержанию, которые вам уже сделали («не
в Спортлото, а в домино, не выиграл, а проиграл, не 10 000, а три рубляне »использовать как маневровую мощность", а исследование режима выбега ротора"),
… — замечу еще, что не надо путать божий дар [в контексте маневра мощностью] ВВЭР/ PWR c яичницей РБМК (/за слешем ничего не будет, т.к. американский и канальный графито-водный большой мощности «кончился», не начавшись).andrey_gavrilov
22.01.2019 04:16-1давайте еще минусов! Давайте, если считаете, что от этого факт того, что ВВЭР/PWR при маневре может не опасаться йодной ямы, в отличие от РБМК (а товарищ GiperBober высказывался в духе, игнорирующем эту разницу (не говоря уже о его фактической ошибке относительно намерений операторов при аварии на ЧАЭС)), конечно же изменится! Рукалицо.
Crandel
20.01.2019 21:37+1А как же Гомер?)
Извините, не удержался)
REPISOT
21.01.2019 05:57В США собираются модернизировать морально устаревшие АЭС
Морально устаревшие никто трогать не будет. Это АЭС, а не айфончик, который каждый год меняют на новый.
LinearLeopard
21.01.2019 10:45Неделю назад тут читал статью, где говорилось прямо противоложное:
Основной причиной закрытия стала нерентабельность АЭС в условиях дешевого газа и необходимости выполнять работы по модернизации АЭС в условиях найденных регулятором проблем с оборудованием АЭС.
achekalin
21.01.2019 10:55+1с действиями современных ремонтников, которым поручено обновить дом викторианской эпохи. Здание еще крепко, ему ничего не угрожает.
Судя по тому, что я «слышал и знаю» про американскую энергетику, где многое завязано на частные компании, и про аварии у них же, притом аварии, случавшиеся некоторое время назад, когда станции были «моложе» — я бы не сказал, что «здание еще крепко, ему ничего не угрожает».
Впрочем, что другое можно услышать от человека на такой должности? Что он скажет «алаярм, всё отчень плокхо, вы выключайте станции, а я пошел застрелюсь!»?
Они бы еще академика Александрова и других спросили в свое время, что они думают о проблемах конструкции РБМК-86 (имеется в виду РБМК-1000 по его состоянию на 1986 г.), как относятся к наличию у него положительного эффекта реактивности (и большого)…
DrunkBear
21.01.2019 15:20«Морально устаревшие» — это как?
Реактор с iPad не управляется или ТВЭЛ вышли из моды и нужны brand new?
firedragon
21.01.2019 17:11Чернобыльская АЭС бабахнула именно из за эксперимента по изменению мощности на выбеге, а тут люди на предлагают что бы окупить зеленые источники энергии, рисковать переводом АЭС на не запроектированные режимы. Где смысл, где логика? Или кто то хочет закрыть АЭС, под предлогом, что они не безопасны?
Впрочем «Зеленые технологии» и логика похоже вещи не совместимые.andrey_gavrilov
21.01.2019 17:48не надо путать «бабахнула при» с «бабахнула из-за».
а тут люди на предлагают что бы окупить зеленые источники энергии,
— это откуда? (я статью по диагонали прочел, так что мог не заметить, оттуда и вопрос, — это вы сами придумали, или цитату привести можете?).
переводом АЭС на не запроектированные режимы.
— внезапно, перевод из «не запроектирована на глубокий маневр» в «не запроектирована на глубокий маневр» по бОльшей своей части именно пром. «железа» не касается, так что ничего криминального и небезопасного в правильно осуществленным переходе _нет_.
И да, вы совершенно по-обывательски сравниваете маневр (хотя проблема была не в нем) на РБМК Чернобыле (на реакторе с проблемами на уровне проектирования персоналом, не знакомым с фактом существования этих проблем и особенностей), и маневры на PWR (не боящихся йодных ям etc так, как РБМК), уже радикально лучше изученных (эксплуатация реакторов — это «система с памятью», опыт аккумулируется; а такой травматичный, как Чернобыль и Фукусима — приводит еще и к повышению безопасности).SandroSmith
21.01.2019 18:17это откуда?
Это, видимо, вольное изложение данного пассажа:
днем в ряде регионов большое количество энергии вырабатывается солнечными и ветрогенераторами. Но эта энергия уходит впустую, поскольку уровень выработки электричества на АЭС не меняется, а потребителей больше не становится.
andrey_gavrilov
21.01.2019 18:35о, спасибо!
В этом случаю товарищу выше (firedragon) стоит рассказать, что необходимость в маневрах мощностью существует и безо всяких ВИЭ, ибо есть суточная неравномерность энергопотребления.
это
Характеристики графиков относительной нагрузки энергосистем за 1980 г. (по данным ЦДУ СССР):
а — динамика месячных максимумов нагрузки Европейской энергосистемы СССР; б — суточная и недельная неравномерность графиков нагрузки энергосистемы Северо-Запада СССР в декабре; в — конфигурация графика средних рабочих суток недели в декабре для Европейской энергосистемы СССР (штриховая линия), энергосистемы Северо-Запада (сплошная линия)
Или пример Франции ему привести, в которой доля ВИЭ в энергосистеме — что кот наплакал, а маневры мощностью АЭС — самые передовые в мире (например, по ссылке есть график, из которого видна глубина суточного маневра энергоблока с РУ N4, — от 100% до 30%, и обратно, + маневр от 100% до <60% и обратно, еще раз, в течении одних суток!; это просто _ДОФИГА_).
AlexAV1000
21.01.2019 19:03Руководитель программы сравнил действия своего подразделения с действиями современных ремонтников, которым поручено обновить дом викторианской эпохи. Здание еще крепко, ему ничего не угрожает. Но необходимо поменять дизайн, провести электричество и добавить прочие необходимые современному гражданину коммуникации и системы. После обновления здание будет служить верой и правдой еще множество лет.
А что бы внедрить ловушку расплава будем яму под реактором копать? Они всерьёз считают, что модернизация это новый дизайн обоев? :)andrey_gavrilov
21.01.2019 20:29дело в том, что ловушка расплава — это не единственный вариант модернизации не только из всех существующих, но даже из тех, что решает ту же задачу, что призвана решать ловушка расплава (см., например, «толерантное топливо»).
(пауза на осознаниеи ваше гугление)
А модернизация из поста — вообще про _другое_, и да, в рамках метафоры из поста — это в районе не ваших «обои поклеить», но и даже не то, что там в метафоре понаписали (а меньше, по сути; но это по моему ощущению той метафоры, и оценки того, о чем IRL речь).andrey_gavrilov
22.01.2019 04:22о, господи, оказывается, кому-то факты нравится не могут. Все никак не могу к этому привыкнуть.
andrey_gavrilov
21.01.2019 20:34отдельный вопрос (в рамках изучения людей) — а вы всерьез считаете, что обсуждаемые вами люди всерьез настолько глупы, что вы их задумку вот так, походя, проблематизировать способны?
msatersam11
22.01.2019 12:15Если прочитать статью внимательно, то окажется, что, господа, по сути, понятия не имеют, что конкретно и чем именно заменять, а потому, единственное реально задуманное и запланированное — помоделировать процессы, параметры и условия и посмотреть, что будет.
Не, ну а вдруг :)
А вообще, модернизация устаревших реакторов выглядит как одна большая глупость.
Это полностью вникать в старый проект, его перерабатывать в т.ч с учётом новых требований к безопасности( что, вроде, даже Вестам и с новым реактором не особо удалось ), организовывать исследования и испытания, проходить целую кучу инстанций, притом, сам проект модернизации делать таким, чтобы её возможно было осуществить не просто на старом реакторе, а на ректоре, отработавшем десятки лет.
Речь о годах времени и труде множества очень высокооплачиваемых специалистов.
Есть подозрение, что, о модернизации старых заговорили лишь ввиду отсутствия ощутимых успехов в строительстве новых( хотя попыток было много, всё кончалось, обычно, долгостроем и многократным превышением стоимости ).
zompin
А как быть с корпусом, ведь его просто так не поменяешь, что будут делать с ним? Игра с мощностью не увеличит нагрузки и следовательно не снизит безопасность?
DGN
Скорее всего, его обвешают датчиками и продлят ресурс. Безопасность может даже повыситься.
Mad__Max
Он обычно далеко не самый изнашиваемые/устаревающий элемент на станции.
Современные новые АЭС строятся уже на 60 лет работы без замены корпуса реактора. Разрабатываются проекты со сроком службы в 80 лет.
А тут модернизируют с заменой изношенного оборудования, а на долгоживущем типа корпуса, контеймента и т.д. проведут инспекцию и продлят сроки службы с изначальных плановых 40-45 лет до тех же 60+ лет.
zompin
Деградация материала корпуса реактора это как раз очень серьезная проблема. К нам в универ приезжал француз, который данную проблему подтвердил.
andrey_gavrilov
_какого_ именно_ корпуса, т.е. о каком именно типе реакторов речь?
Их много, и «есть нюансы», и в этой связи ваше заявление как минимум _неполное_.
Mad__Max
Для АЭС у которых срок службы на 60+ лет запланирован. И в рассматриваемых перспективах о сроках службы в 80-100 лет без замены корпуса.
А для основной массы американских АЭС отработавших пока всего по ~35-45 лет это не проблема и закрытые им грозит не из-за деградации корпусов реакторов.
tnenergy
>А как быть с корпусом, ведь его просто так не поменяешь, что будут делать с ним?
Корпус реактора, на самом деле, довольно хорошо защищен слоем воды от нейтронного потока. Но, конечно, не до конца. Самая большая проблема — охрупчивание стали, в какой-то момент она становится слишком хрупкой, что бы выдержать резкое охлаждение корпуса с рабочей температуры до 30 С — это может понадобится при разрыве одного из главных циркуляционных трубопроводах, когда срабатывает система охлаждения активной зоны.
В целом срок КР 2 поколения до такого охрупчивания 50-70 лет. Но его можно отжигать, снимая это охрупчивание целиком, поэтому если американцы очень захотят, то они смогут продлить сверх этого срока свои АЭС еще лет на 30-40, и довести общий срок службы до ~100 лет.
Но вопрос тут, конечно, не в технике…
leshabirukov