 |
||
|
НИОКР в развитие проекта ALLEGRO Smith, для AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 13.05.2014
Статья подготовлена по материалам ESNII (European Sustainable Nuclear Industrial Initiative), касающимся европейской программы НИОКР в поддержку развития технологии быстрых реакторов с газовым теплоносителем на период 2013-2015 гг. Общие положения Реактор на быстрых нейтронах с газовым теплоносителем (Gas cooled Fast Reactor, GFR) рассматривается в Евросоюзе как возможная альтернатива быстрому реактору с натриевым теплоносителем (Sodium cooled Fast Reactor, SFR) в долгосрочной перспективе. Газовый (гелиевый) теплоноситель обладает рядом преимуществ по сравнению с натрием: - его прозрачность существенно упрощает проведение инспекций состояния внутриреакторного оборудования; - упрощается процесс предварительной подготовки теплоносителя (химический режим); - крайне низкая активируемость гелия также снимает многие проблемы. Предполагается, что в будущем технология GFR позволит решить следующие крупные задачи: 1. Реализация на практике технологии, которая станет устойчивым источником ядерной энергии за счёт эффективного использования ресурсов природного урана, а также сокращения количества и радиотоксичности РАО, утилизацию минорных актиноидов (МА). 2. Стать источником высокотемпературного тепла для многих промышленных процессов, таких как производство водорода. Это позволит существенно сократить потребления ископаемых видов топлива (угля, газа) для получения высокотемпературного тепла. Но прежде чем технология GFR будет реализована в широком масштабе, необходимо получить подтверждение возможности достижения заложенных параметров путём проектирования и строительство сравнительно небольшого демонстрационного реактора. Этот реактор был назван ALLEGRO, а его роль, помимо того, что это будет первый в мире газоохлаждаемый реактор на быстрых нейтронах, является демонстрация особых систем безопасности, а также облучение и квалификация инновационных топливных композиций, разрабатываемых для GFR. Планируется, что мощность реактора ALLEGRO составит порядка 100 МВт(тепловых), строительство начнётся в 2018 году, а пуск намечен на 2025 год. Безопасность демонстрационного реактора ALLEGRO была пересмотрена с учетом опыта аварии на АЭС "Фукусима Дайичи" в 2011 году. Текущая версия документации на установку (с учётом внесённых изменений) включает в себя совокупность систем безопасности, которая достаточно надёжна в случае самых сложных аварий и включает в себя возможности управления их последствиями. Для успешного достижения заявленных целей, был подписан меморандум о взаимопонимании, в соответствии с которым в проекте принимают участие пять организаций: - MTAEK Budapest (Венгрия), - UJV Rez a.s. (Чешская Республика), - VUJE a.s. (Словакия) - и ассоциированные члены CEA (Франция), NCBJ Swierk (Польша). Участниками было принято решение относительно структуры управления проектом, которое подразумевает под собой создание центра передового опыта по направлению GFR. Этот центр будет охватывать четыре крупные области, которые находятся под патронажем отдельных участников проекта: - концепция безопасности и проектирование ALLEGRO (VUJE a.s.); - технология гелиевого теплоносителя (UJV Rez a.s.); - разработка топливных композиций (MTAEK); - промышленное использование высокотемпературного тепла (NCBJ). Деятельность центра тесно связана с проектом ALLIANCE, финансирование которого ведется по линии FP7. Как ожидается, в итоге будет принято решение о сооружении реактора ALLEGRO в восточноевропейском регионе (Чехия-Вентрия-Словакия). Для успешного решения вопросов лицензирования, строительства, эксплуатации, а также решения будущих вопросов вывода из эксплуатации ALLEGRO в рамках проекта должен быть сформирован международный консорциум с обязательным привлечением в него крупных промышленных компаний. Вопросы стабильного финансирования проекта должны обсуждаться в рамках этого консорциума. Детализация направлений НИОКР Технология гелиевого теплоносителя и разработка отдельных элементов В процессе подготовки к сооружению реактора ALLEGRO планируется получить достаточные знания в области технологии эксплуатации гелия под давлением. Это направление включает в себя: - экспериментальную проверку систем гелиевой петли (ввод в эксплуатацию запланирован на 2015-2016 годы на территории Чешской Республики в рамках финансируемого Евросоюзом проекта SUSEN); - управление газовыми примесями; - разработка и квалификация теплозащиты и методов изоляции; - строительство и квалификация основных компонентов в соответствии со спецификой технологии GFR (воздуходувки, твэлы, контроль герметичности контура, клапана, система управления и защиты, системы обращения с топливом и т.д.); - разработка усовершенствованных инструментов для работы в среде горячего газа (измерение температуры и т.п.). Развитие топлива Для стабильной работы реактора с высокой плотностью потока нейтронов и при высокой температуре необходимо проведение исследований в направлении развития инновационных видов топлива с хорошей теплопроводностью. Основные НИОКР в направлении разработки и обоснования подобного топлива следующие: - моделирование и конструирование топливных композиций и твэлов; - материаловедческие исследования топливных композиций; - исследования поведения активной зоны в целом; - разработка оболочек и процессов изготовления топлива; - тестирование в рабочих условиях (облучение) топливных композиций и твэлов; - анализ поведения топлива в аварийных ситуациях. В этой связи предусматриваются исследования оболочек на основе SiC-SiCf и карбидных топливных композиций в CEA (Франция). Реактор ALLEGRO и топливная исследовательская лаборатория (Fuel Research Laboratory), которая в ближайшее время планируется к созданию на площадке MTAEK (Венгрия), будут использоваться для облучения и послереакторных исследований подобного топлива с обязательным привлечением к работе конструкторских организаций. Что касается стартовой загрузки активной зоны реактора ALLEGRO, то её планируется обеспечить за счёт MOX-топлива. При этом процедура квалификации должна быть проведена с особой тщательностью из-за отсутствия сколько-нибудь значимого опыта поведения подобного топлива в быстром реакторе с гелиевым охлаждением. Часть этой квалификационной программы будет осуществляться силами уже упомянутой выше венгерской топливной исследовательской лаборатории. Разработка и валидация аналитических инструментов Программное обеспечение, которое необходимо для полноценного моделирования и анализа эксплуатационных характеристик системы на основе GFR (как в нормальных, так и в аварийных условиях эксплуатации), должно быть направлены на решение задач по следующим крупным направлениям: - теплогидравлические характеристики активной зоны; - нейтронные характеристики активной зоны; - эксплуатация системы "реактор+турбина" в целом; - характеристики топлива; - характеристики материалов, структурная оценка, коды и стандарты и т.д. Разработка проекта и обоснование безопасности Концептуальные проектные исследования Основная цель работ, проводимых в обозначенном направлении, заключается в углубленном анализе конструктивных особенностей реактора ALLEGRO. Альтернативными вариантами являются: оригинальная концепции CEA (Франция) от 2009 года, а также инновационный вариант, предложенный CEA в 2010 году. Инновационный вариант, в частности, включает в себя некоторые изменения в конструкции второго контура с целью повышения его общего уровня безопасности. Основные характеристики активной зоны (удельная мощность, использование плутоний-содержащего топлива, показатели КВ, возможность утилизации минорных актинидов и др.), как ожидается, останутся неизменными и будут соответствовать концепции от 2009 года. Проводимые проектные исследования в итоге должны способствовать получению необходимой информации для: - формирования требований к программе проведения испытаний в направлении исследования и тестирования элементов инфраструктуры; - исследований, направленных на изучение проблем безопасности; - дальнейшей проработки рабочей документации. Рис.1. Основные компоненты первого контура реактора ALLEGRO.  Исследования безопасности Анализ безопасности необходим для получения одобрения проекта ALLEGRO в регулирующих органах. При этом разработчиками принимается во внимание опыт, полученный после событий на АЭС "Фукусима Дайичи", а также самые последние рекомендации WENRA (Western European Nuclear Regulators Association). Аналитические исследования будут основаны на определении требуемого подхода к безопасности непосредственно для GFR. Сочетание детерминистских и вероятностных методов анализа будет использоваться для демонстрации того, что были достигнуты поставленные цели по уровням безопасности систем. Отдельно будет проведён анализ безопасности проекта при возникновении аварий с тяжёлыми последствиями. Результаты проводимых исследований по безопасности проекта ALLEGRO должны стать основой для: - формирования требований к программе проведения испытаний для исследования и тестирования элементов инфраструктуры. - разработки технико-экономического обоснования (ТЭО). Вопросы управления, финансирования, размещения и лицензирования В самое ближайшее время планируется создание уже упомянутого центра передового опыта GFR и подписание соглашения о консорциуме по проекту. Выстраиваемая правовая структура вокруг ALLEGRO является необходимым условием для обеспечения его стабильного финансирования. Отлаженная система управления проектом должна способствовать проведению всех запланированных работ в рамках бюджета и в установленные сроки. Выбор площадки, вопросы лицензирования Для того чтобы нивелировать возможные риски, в условиях, когда сразу три страны (Чешская Республика, Словакия и Венгрия) изъявляют желание разместить ALLEGRO на своей территории, планируется запустить параллельный процесс лицензирования, по крайней мере, на двух потенциальных площадках. Параллельный процесс будет включать в себя следующие стадии: - выбор подходящих площадок; - подготовка ОВОС для каждой из выбранных площадок; - проверка площадок на соответствие лицензионным требованиям в привязке к проектным характеристикам ALLEGRO. Сопутствующие проекты Евратома Проект GoFastR - это общеевропейский проект, в котором участвуют 22 организации из 10 стран, деятельность которого направлена на проведение приоритетных исследований в поддержку развития быстрых реакторов с газовым теплоносителем. Общий бюджет проекта в 2010-2013 годах составил 5,32 миллионов евро. Проект ALLIANCE концентрирует в себе неисследовательские направления деятельности в поддержку ALLEGRO и внедрения передовых вариантов ЯТЦ в Центральной Европе. В ALLIANCE входят девять организаций из шести стран. Общий бюджет проекта на период 2013-2015 годов запланирован на уровне 1,4 миллионов евро (при этом, доля, выделяемая Еврокомиссией, составляет более половины - 0,85 миллионов евро). Бюджет проекта на 2013-2015 годы В Таблице 1 представлен запланированный бюджет проекта ALLEGRO на период 2013-2015 годов с разбивкой по направлениям затрат и источникам финансирования. Таблица 1. Бюджет проекта ALLEGRO на 2013-2015 годы, миллионов евро.
ЕК - Еврокомиссия СУ - страны-участницы консорциума. Значение ALLEGRO для Евросоюза Европа обладает существенным опытом в области разработки и эксплуатации реакторов с газовым теплоносителем, высокотемпературных реакторов, а также в том, что касается реакторных технологий на быстрых нейтронах. Быстрый реактор с газовым теплоносителем, по сути, представляет собой интеграцию всех трёх перечисленных направлений и является прекрасной возможностью для Европы сохранить и приумножить свои знания в указанных областях. Европейские страны, работающие в данный момент над проектом ALLEGRO - это, прежде всего, Франция, Чешская Республика, Венгрия, Словакия и Польша. Технология GFR, безусловно, является технически непростой, но возможные выгоды от её внедрения весьма велики, к примеру: - получение высокотемпературного тепла для промышленных производств; - экономичное использование урановых ресурсов (замыкание ЯТЦ); - газ в качестве теплоносителя химически инертен, его рабочая температура не ограничена переходом из одной фазы в другую или же химическим разложением. Следует особо отметить тот факт, что возможности реактора ALLEGRO (его экспериментальные каналы) и мощности создаваемой в Венгрии топливной исследовательской лаборатории вполне могут быть использованы для развития других реакторных технологий IV поколения (с натриевым или свинцовым охлаждением), работа в направлении которых также активно ведётся в Евросоюзе. Ключевые слова: Европа, ALLEGRO, Мнения, Smith Другие новости: Иран заинтересован в предложении перевести IR-40 на НОУ - источник Переход на НОУ снизит наработку плутония более, чем на 90%. Договор был подписан в 2013 году. США рассматривают пять вариантов утилизации оружейного плутония Самый дешёвый - разбавление и захоронение на комплексе WIPP. |
Герой дня 
Лев Кочетков: первые белоярские Между тем, пароперегревательного канала всё не было и не было. Время шло, назначенные сроки пропущены. Что делать? В.А.Малых проверил разные варианты. ИНТЕРВЬЮ
Игорь Жемков МНЕНИЕ
Василий Семашко 
|