Союз АЭС и ВЭС
ВЗГЛЯД / #8_ОКТЯБРЬ_2024
Записала Надежда ФЕТИСОВА / Фото: Ветроэнергетический дивизион Росатома, «Страна Росатом», NuScale, Enercon
Востребованность ветроэнергетики во всем мире растет; атомные станции малой мощности (АСММ) стали одним из самых обсуждаемых энерготрендов XXI века. У обеих технологий есть как очевидные преимущества, так и слабые места. Эксперт в области механических систем и технологий Денис Веселов предлагает оригинальное решение — гибрид АЭС и ВЭС. Возможно, оно позволит нивелировать минусы и усилить плюсы технологий.
По данным отчета Глобального совета по ветроэнергетике (GWEC), в 2023 году в мире было введено в строй 117 ГВт установленных мощностей ВЭС. При этом единичная мощность ВЭУ растет, а себестоимость выработанной на ВЭС энергии снижается. ВЭУ достигли высокого уровня надежности. Созданы модели, способные работать в экстремальных климатических условиях: при арктических морозах и сильных ветрах, например, в поселке Тикси на побережье моря Лаптевых.
ВЭС не требуют привозного топлива, поэтому они востребованы для работы в энергосистемах изолированных удаленных районов, куда доставка ископаемого топлива затруднена.
Ключевой недостаток современных ВЭС, препятствующий их повсеместному использованию, — прерывистость генерации, связанная с непостоянством силы ветра. Коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) ВЭУ сравнительно невысок: не более 35 % у наземных, не более 50 % у морских, причем в любой момент может случиться продолжительный провал генерации.
Существует несколько способов балансировки прерывистой генерации ВЭС в изолированной энергосистеме.
Первый — использование электрохимических аккумуляторов. Этот способ особенно эффективен для солнечных электростанций — он помогает сглаживать суточные спады выработки. Например, контейнерные аккумуляторы фирмы AtlasCopco обеспечивают более 12 часов работы от одного полного заряда батареи. Однако для балансировки прерывистой генерации ВЭС этот способ подходит хуже. Периоды безветрия могут достигать нескольких дней, и для выработки энергии в течение такого длительного простоя ВЭС электрохимические аккумуляторы должны иметь очень большую емкость и, соответственно, очень высокую стоимость.
ВЭС не требуют привозного топлива, поэтому они востребованы для работы в энергосистемах изолированных удаленных районов, куда доставка ископаемого топлива затруднена.
Ключевой недостаток современных ВЭС, препятствующий их повсеместному использованию, — прерывистость генерации, связанная с непостоянством силы ветра. Коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) ВЭУ сравнительно невысок: не более 35 % у наземных, не более 50 % у морских, причем в любой момент может случиться продолжительный провал генерации.
Существует несколько способов балансировки прерывистой генерации ВЭС в изолированной энергосистеме.
Первый — использование электрохимических аккумуляторов. Этот способ особенно эффективен для солнечных электростанций — он помогает сглаживать суточные спады выработки. Например, контейнерные аккумуляторы фирмы AtlasCopco обеспечивают более 12 часов работы от одного полного заряда батареи. Однако для балансировки прерывистой генерации ВЭС этот способ подходит хуже. Периоды безветрия могут достигать нескольких дней, и для выработки энергии в течение такого длительного простоя ВЭС электрохимические аккумуляторы должны иметь очень большую емкость и, соответственно, очень высокую стоимость.
Макет энергоблока АСММ
Второй способ — производство водорода путем электролиза и его накопление в периоды работы ВЭС, а в периоды безветрия — окисление водорода в топливных элементах с выработкой электроэнергии. Это дорогая технология, для которой характерны значительные потери энергии как на стадии получения водорода, так и на стадии его окисления.
Если в изолированной энергосистеме ВЭС — единственный источник генерации, то для накопления энергии в электрохимических аккумуляторах или в виде водорода нужен многократный запас установленной мощности ВЭС: станция в период устойчивой работы должна одновременно обеспечивать энергией потребителей и заряжать аккумуляторы (или нарабатывать водород).
Поэтому базовое решение для балансировки прерывистой генерации ВЭС в изолированных энергосистемах сегодня — дизельные генераторные установки (ДГУ). Однако если КИУМ наземной ВЭУ около 35 %, то бо́льшая часть энергии в системе должна вырабатываться ДГУ. Поэтому при гибриде ВЭС + ДГУ завоз органического топлива все равно необходим.
Возможно создание более сложных гибридных объектов генерации, включающих ВЭС, ДГУ и электрохимические аккумуляторы. ВЭС будут генерировать «зеленую» энергию, аккумуляторы — обеспечивать балансировку энергосистемы во время кратковременных провалов выработки, а ДГУ — включаться в периоды продолжительного безветрия. Однако такой гибрид потребует значительных капиталовложений и операционных расходов на завоз топлива и техническое обслуживание оборудования.
Если в изолированной энергосистеме ВЭС — единственный источник генерации, то для накопления энергии в электрохимических аккумуляторах или в виде водорода нужен многократный запас установленной мощности ВЭС: станция в период устойчивой работы должна одновременно обеспечивать энергией потребителей и заряжать аккумуляторы (или нарабатывать водород).
Поэтому базовое решение для балансировки прерывистой генерации ВЭС в изолированных энергосистемах сегодня — дизельные генераторные установки (ДГУ). Однако если КИУМ наземной ВЭУ около 35 %, то бо́льшая часть энергии в системе должна вырабатываться ДГУ. Поэтому при гибриде ВЭС + ДГУ завоз органического топлива все равно необходим.
Возможно создание более сложных гибридных объектов генерации, включающих ВЭС, ДГУ и электрохимические аккумуляторы. ВЭС будут генерировать «зеленую» энергию, аккумуляторы — обеспечивать балансировку энергосистемы во время кратковременных провалов выработки, а ДГУ — включаться в периоды продолжительного безветрия. Однако такой гибрид потребует значительных капиталовложений и операционных расходов на завоз топлива и техническое обслуживание оборудования.
Поможет АСММ
Источником, балансирующим нестабильность выработки ВЭС, может стать атомная станция малой мощности (АСММ). Для этого она должна уметь работать в режиме глубокого маневрирования мощностью, причем для экономии топлива это должно быть маневрирование мощностью активной зоны.
Росатом уже давно реализует проекты АСММ: это Билибинская АЭС, ПАТЭС «Академик Ломоносов». Активно развивается проект АСММ с реактором РИТМ‑200Н в Усть-Куйге (Якутия). Заявлено о планах сооружения АСММ с реакторной установкой «Шельф-М» на Чукотке.
Проекты АСММ характеризуются высокими удельными капитальными затратами на сооружение. Имеет смысл работать над уменьшением затрат на ядерный остров: по возможности сокращать материалоемкость зданий и сооружений, объем земляных работ, стоимость оборудования и т. п.
Многие компании — разработчики АЭС обратились к теме создания малых модульных реакторов (ММР). Предполагаемые плюсы таких установок:
Источником, балансирующим нестабильность выработки ВЭС, может стать атомная станция малой мощности (АСММ). Для этого она должна уметь работать в режиме глубокого маневрирования мощностью, причем для экономии топлива это должно быть маневрирование мощностью активной зоны.
Росатом уже давно реализует проекты АСММ: это Билибинская АЭС, ПАТЭС «Академик Ломоносов». Активно развивается проект АСММ с реактором РИТМ‑200Н в Усть-Куйге (Якутия). Заявлено о планах сооружения АСММ с реакторной установкой «Шельф-М» на Чукотке.
Проекты АСММ характеризуются высокими удельными капитальными затратами на сооружение. Имеет смысл работать над уменьшением затрат на ядерный остров: по возможности сокращать материалоемкость зданий и сооружений, объем земляных работ, стоимость оборудования и т. п.
Многие компании — разработчики АЭС обратились к теме создания малых модульных реакторов (ММР). Предполагаемые плюсы таких установок:
- приведенная стоимость электроэнергии ниже, чем на традиционных АЭС;
- минимизация трудозатрат, длительности и стоимости транспортировки, монтажа и наладки оборудования;
- более быстрый, по сравнению с энергоблоками большой единичной мощности, возврат инвестиций, уменьшенный объем заемного капитала;
- в процессе эксплуатации нескольких малых реакторов перегрузка топлива происходит поочередно, поэтому требуется гораздо меньшая резервная мощность, чем на больших реакторах.
Схема размещения микрореактора во внутренней полости башни ВЭУ
1 — лопасти ветровой турбины, 2 — машинное отделение, 3 — металлическая полая трубчатая башня, 4 — герметичная перегородка, 5 — ядерный реактор, 8 — железобетонное основание ВЭУ, 9 — площадка обслуживания реактора, 10 — герметичный шлюз, 11 — площадка, 12 — эстакада с грузоподъемным механизмом, 13 — сплошная металлическая плита, 15 — внутренняя герметичная оболочка, 17 — опорная металлоконструкция
Схема размещения микрореактора во внутренней полости плавучего основания ВЭУ
1 — лопасти ветровой турбины, 2 — машинное отделение, 3 — металлическая полая трубчатая башня, 5 — ядерный реактор, 9 — площадка обслуживания, 10 — герметичный шлюз, 11 — площадка, 12 — эстакада с грузоподъемным механизмом, 15 — внутренняя герметичная оболочка, 18 — поплавок (первый из попавших в плоскость сечения), 19 — балласт, 20 — поплавок (второй из попавших в плоскость сечения), 21 — балласт, 22 — герметичная перегородка, 23 — герметичная перегородка, 24 — перемычка, 36 — опорные металлоконструкции реактора
Все компоненты ММР должны иметь высокую степень заводской готовности и доставляться к месту эксплуатации в собранном виде либо частями, которые потребуют минимума сборочных операций на площадке АЭС. Размеры и масса компонентов реактора и турбогенераторной установки (ТГУ) должны быть такими, чтобы для их транспортировки и монтажа не требовались уникальные транспортные средства и грузоподъемные механизмы. Активная зона должна доставляться отдельно. Конструкторские решения ядерной паропроизводящей установки (ЯППУ) должны максимально сокращать перечень проектных аварий и удовлетворять самым высоким требованиям к системам безопасности. Также необходимо максимально использовать пассивные системы безопасности. Компоновка ТГУ в идеале должна быть такой, чтобы уменьшились высота и материалоемкость машинного зала. Здания и сооружения каждой ЯЭУ с ММР должны возводиться независимо от зданий и сооружений других ЯЭУ, чтобы не мешать их эксплуатации.
Концепция модульности положительно скажется на создании АСММ в удаленных изолированных районах. Несмотря на сравнительно малую мощность проектируемых АСММ, масса самых тяжелых элементов ЯЭУ составляет несколько десятков или даже сотен тонн. Если заменить одну установку малой мощности на несколько микрореакторов (к примеру, 10 МВТ — на пять по 2 МВт), транспортировка основного оборудования на площадку станет проще: не нужно будет строить дороги, мосты, причалы и т. п. высокой несущей способности.
Однако эти оптимистичные перспективы ММР портит сохраняющаяся необходимость большого объема земляных и строительных работ на площадке, причем, как правило, в сложных климатических условиях. Котлованы, здания и сооружения нельзя изготовить в заводских условиях «на большой земле».
Для сокращения капитальных затрат на возведение зданий и сооружений ЯЭУ с микрореактором (в первую очередь, здания реактора) необходимо кардинально изменить подход к их проектированию и сооружению.
Концепция модульности положительно скажется на создании АСММ в удаленных изолированных районах. Несмотря на сравнительно малую мощность проектируемых АСММ, масса самых тяжелых элементов ЯЭУ составляет несколько десятков или даже сотен тонн. Если заменить одну установку малой мощности на несколько микрореакторов (к примеру, 10 МВТ — на пять по 2 МВт), транспортировка основного оборудования на площадку станет проще: не нужно будет строить дороги, мосты, причалы и т. п. высокой несущей способности.
Однако эти оптимистичные перспективы ММР портит сохраняющаяся необходимость большого объема земляных и строительных работ на площадке, причем, как правило, в сложных климатических условиях. Котлованы, здания и сооружения нельзя изготовить в заводских условиях «на большой земле».
Для сокращения капитальных затрат на возведение зданий и сооружений ЯЭУ с микрореактором (в первую очередь, здания реактора) необходимо кардинально изменить подход к их проектированию и сооружению.
На конкретном примере
В качестве примера возьмем реактор NuScale (компании NuScalePower, LLC) и ВЭУ EnerconE‑126. Всё оборудование этого реактора размещено внутри компактного герметичного сосуда (контейнмента) диаметром 4,6 метра и высотой 23 метра. Башня ВЭУ EnerconE‑126 представляет собой трубу высотой около 130 метров со внутренним диаметром основания около 13 метров. То есть ММР NuScale может свободно разместиться внутри башни указанной ВЭУ.
Объединить ветер и атом
Тенденции развития проектов ВЭУ — рост мощности установок, увеличение длины лопастей, высоты башни, ее диаметра и толщины стенки, размеров и массы основания. Напротив, реализация концепции модульности для АСММ предполагает уменьшение единичной массы и размеров микрореакторов.
Вероятно, в какой-то момент окажется возможно разместить микрореактор во внутренней полости башни ВЭУ (или основания ВЭУ, если в нем имеются полости).
При таком размещении реактора стенка башни (или основания) ВЭУ вместе с дополнительными герметизирующими элементами может обеспечить требуемую нормативами защиту реактора от внешних природных и техногенных воздействий, а также защиту окружающей среды от радиоактивных веществ. Кроме того, башня и/или основание ВЭУ смогут воспринимать механические нагрузки от реактора и прочего оборудования реакторной установки (весовые, сейсмические). Таким образом, отпадает необходимость в сооружении отдельного здания для реакторной установки с микрореактором. Это решение снизит капитальные затраты и приведенную стоимость электроэнергии (на всем жизненном цикле), что позволит повысить конкурентоспособность гибрида ВЭС + АСММ по сравнению как с существующими проектами ВЭС и АСММ, так и с источниками на органическом топливе.
Возможность создания такого гибрида подтверждается большим опытом эксплуатации судовых реакторов, которые также размещаются в ограниченном пространстве. Диаметр прочного корпуса атомной подводной лодки (АПЛ) составляет 6−9 метров. Ядерные реакторы наиболее крупных АПЛ имеют тепловую мощность более 150 МВт, что во много раз превышает требуемую мощность микрореакторов, входящих в состав рассматриваемой АСММ.
Башня ВЭУ — также металлическая труба большого диаметра, но установленная вертикально. Вертикальная ориентация более удобна для размещения реактора, чем прочный корпус АПЛ, поскольку установки с интегральной компоновкой и с развитыми возможностями для естественной циркуляции в первом контуре, как правило, имеют высоту во много раз бо́льшую, чем радиус. Кроме того, свободное пространство над реактором внутри башни ВЭУ позволяет расположить там грузоподъемные механизмы, необходимые для разборки реактора и перегрузки топлива.
Конструкции наземных оснований ВЭУ иногда предусматривают полости значительного размера. К примеру, в центре основания ВЭУ компании EnerconE‑126 есть полость, диаметр которой равен внутреннему диаметру башни.
Герметичные полости внутри плавучих оснований ВЭУ необходимы, поскольку они обеспечивают плавучесть конструкции. Плавучие основания представляют собой либо несколько соединенных поплавков (как правило, три или четыре), либо понтон, разделенный на отсеки.
Размеры внутренних полостей в поплавках или понтонах значительно больше размеров реакторных отсеков современных АПЛ. Следовательно, размещение микрореактора с ТГУ во внутренних полостях плавучих оснований ВЭУ не должно представлять особых трудностей. Стенки поплавков служат герметичным ограждением для реакторной установки. Отпадает необходимость сооружения отдельного судна для размещения оборудования ЯЭ, благодаря чему снижаются капитальные затраты на создание плавучего гибрида ВЭС + АСММ.
При размещении микрореактора во внутренней полости башни (или основания) ВЭУ к башне снаружи должны примыкать здания систем безопасности, систем нормальной эксплуатации, спецкорпус. Машинный зал может быть размещен на небольшом удалении от башни ВЭУ. Градирни для охлаждения циркуляционной воды конденсатора турбины целесообразно сделать вентиляторными, чтобы они имели небольшую высоту и не мешали работе ВЭУ.
Если возможностей маневрирования ЯЭУ в составе гибрида будет недостаточно для компенсации резких спадов генерации ВЭУ, потребуется накопитель энергии с соответствующими мощностью и емкостью, достаточными для подпитки системы в течение времени, необходимого для набора мощности реактора (т. е. нескольких минут). Это может быть, например, накопитель тепловой энергии (пара) в паросиловом контуре ЯЭУ, накопитель сжатого воздуха с компрессором и турбиной, электрохимический, маховиковый механический накопитель.
В составе АСММ должны быть предусмотрены аварийные дизель-генераторы (один или несколько) для обеспечения систем безопасности реакторов в случае потери источников питания.
Тенденции развития проектов ВЭУ — рост мощности установок, увеличение длины лопастей, высоты башни, ее диаметра и толщины стенки, размеров и массы основания. Напротив, реализация концепции модульности для АСММ предполагает уменьшение единичной массы и размеров микрореакторов.
Вероятно, в какой-то момент окажется возможно разместить микрореактор во внутренней полости башни ВЭУ (или основания ВЭУ, если в нем имеются полости).
При таком размещении реактора стенка башни (или основания) ВЭУ вместе с дополнительными герметизирующими элементами может обеспечить требуемую нормативами защиту реактора от внешних природных и техногенных воздействий, а также защиту окружающей среды от радиоактивных веществ. Кроме того, башня и/или основание ВЭУ смогут воспринимать механические нагрузки от реактора и прочего оборудования реакторной установки (весовые, сейсмические). Таким образом, отпадает необходимость в сооружении отдельного здания для реакторной установки с микрореактором. Это решение снизит капитальные затраты и приведенную стоимость электроэнергии (на всем жизненном цикле), что позволит повысить конкурентоспособность гибрида ВЭС + АСММ по сравнению как с существующими проектами ВЭС и АСММ, так и с источниками на органическом топливе.
Возможность создания такого гибрида подтверждается большим опытом эксплуатации судовых реакторов, которые также размещаются в ограниченном пространстве. Диаметр прочного корпуса атомной подводной лодки (АПЛ) составляет 6−9 метров. Ядерные реакторы наиболее крупных АПЛ имеют тепловую мощность более 150 МВт, что во много раз превышает требуемую мощность микрореакторов, входящих в состав рассматриваемой АСММ.
Башня ВЭУ — также металлическая труба большого диаметра, но установленная вертикально. Вертикальная ориентация более удобна для размещения реактора, чем прочный корпус АПЛ, поскольку установки с интегральной компоновкой и с развитыми возможностями для естественной циркуляции в первом контуре, как правило, имеют высоту во много раз бо́льшую, чем радиус. Кроме того, свободное пространство над реактором внутри башни ВЭУ позволяет расположить там грузоподъемные механизмы, необходимые для разборки реактора и перегрузки топлива.
Конструкции наземных оснований ВЭУ иногда предусматривают полости значительного размера. К примеру, в центре основания ВЭУ компании EnerconE‑126 есть полость, диаметр которой равен внутреннему диаметру башни.
Герметичные полости внутри плавучих оснований ВЭУ необходимы, поскольку они обеспечивают плавучесть конструкции. Плавучие основания представляют собой либо несколько соединенных поплавков (как правило, три или четыре), либо понтон, разделенный на отсеки.
Размеры внутренних полостей в поплавках или понтонах значительно больше размеров реакторных отсеков современных АПЛ. Следовательно, размещение микрореактора с ТГУ во внутренних полостях плавучих оснований ВЭУ не должно представлять особых трудностей. Стенки поплавков служат герметичным ограждением для реакторной установки. Отпадает необходимость сооружения отдельного судна для размещения оборудования ЯЭ, благодаря чему снижаются капитальные затраты на создание плавучего гибрида ВЭС + АСММ.
При размещении микрореактора во внутренней полости башни (или основания) ВЭУ к башне снаружи должны примыкать здания систем безопасности, систем нормальной эксплуатации, спецкорпус. Машинный зал может быть размещен на небольшом удалении от башни ВЭУ. Градирни для охлаждения циркуляционной воды конденсатора турбины целесообразно сделать вентиляторными, чтобы они имели небольшую высоту и не мешали работе ВЭУ.
Если возможностей маневрирования ЯЭУ в составе гибрида будет недостаточно для компенсации резких спадов генерации ВЭУ, потребуется накопитель энергии с соответствующими мощностью и емкостью, достаточными для подпитки системы в течение времени, необходимого для набора мощности реактора (т. е. нескольких минут). Это может быть, например, накопитель тепловой энергии (пара) в паросиловом контуре ЯЭУ, накопитель сжатого воздуха с компрессором и турбиной, электрохимический, маховиковый механический накопитель.
В составе АСММ должны быть предусмотрены аварийные дизель-генераторы (один или несколько) для обеспечения систем безопасности реакторов в случае потери источников питания.
Наземное основание башни ВЭУ Enercon E-126
Плавучие основания ВЭУ
Проект энергоблока АСММ
Бассейн выдержки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) невозможно разместить внутри башни (или основания) ВЭУ. Поэтому ОЯТ должно храниться в толстостенных герметичных контейнерах за пределами ВЭУ, на площадке станции. В контейнер выгружается отработавшее топливо непосредственно из активной зоны (без промежуточной выдержки в бассейне). Для минимизации массы и габаритов контейнер должен быть рассчитан на небольшое количество тепловыделяющих сборок (например, на три шестигранные или четыре квадратные тепловыделяющие сборки).
Ядерное топливо, извлекаемое из реактора через несколько суток после его останова, обладает высоким уровнем остаточного тепловыделения. Поэтому контейнер для ОЯТ должен быть заполнен теплоносителем, обеспечивающим эффективный отвод тепла и его перенос к стенке контейнера. Теплоноситель должен циркулировать внутри контейнера в естественном режиме, омывать тепловыделяющие элементы и переносить тепло на наружную стенку контейнера. С наружной стороны стенка контейнера должна быть покрыта теплообменными ребрами и охлаждаться атмосферным воздухом.
Размещение микрореактора внутри металлической трубчатой башни ВЭУ позволяет организовать передачу тепла от внутренней полости башни к конечному поглотителю (атмосферному воздуху) через стенку башни при аварийных ситуациях с ростом температуры и давления во внутренней полости башни (по аналогии с герметичной оболочкой реакторной установки АР1000 компании Westinghouse). При этом тепло будет передаваться сквозь стенку башни за счет ее теплопроводности; также можно использовать тепловые трубы, пронизывающие стенку.
Ядерное топливо, извлекаемое из реактора через несколько суток после его останова, обладает высоким уровнем остаточного тепловыделения. Поэтому контейнер для ОЯТ должен быть заполнен теплоносителем, обеспечивающим эффективный отвод тепла и его перенос к стенке контейнера. Теплоноситель должен циркулировать внутри контейнера в естественном режиме, омывать тепловыделяющие элементы и переносить тепло на наружную стенку контейнера. С наружной стороны стенка контейнера должна быть покрыта теплообменными ребрами и охлаждаться атмосферным воздухом.
Размещение микрореактора внутри металлической трубчатой башни ВЭУ позволяет организовать передачу тепла от внутренней полости башни к конечному поглотителю (атмосферному воздуху) через стенку башни при аварийных ситуациях с ростом температуры и давления во внутренней полости башни (по аналогии с герметичной оболочкой реакторной установки АР1000 компании Westinghouse). При этом тепло будет передаваться сквозь стенку башни за счет ее теплопроводности; также можно использовать тепловые трубы, пронизывающие стенку.
Новые задачи
Для размещения микрореактора внутри ВЭУ нужно решить несколько задач.
Поскольку участок башни (или основания) ВЭУ становится частью герметичного ограждения реакторной установки, расчет прочности этого участка должен выполняться на сочетание одновременно действующих нагрузок «нормальная эксплуатация (весовые и ветровые нагрузки)» + «проектная авария на РУ (рост давления и температуры во внутренней полости башни)» + «максимальное расчетное землетрясение, характерное для площадки АСММ (падение самолета либо воздействие ударной волны)». Для того чтобы напряжения в элементах конструкции не превысили допустимых, типовую башню (и/или основание) ВЭУ потребуется усиливать.
Необходимо оснастить башню (основание) дополнительными перегородками, обеспечивающими герметичность внутренней полости, а также герметичным шлюзом и транспортной эстакадой, необходимыми для доставки грузов и персонала во внутреннюю полость. Также потребуются герметичные проходки для вывода за пределы башни (основания) трубопроводов и электрических кабелей, соединяющих оборудование реакторной установки с системами, находящимися снаружи.
Распределение нескольких малых реакторов по башням ВЭУ увеличивает количество ядерно опасных объектов, требующих физической защиты; увеличиваются размеры площадки АСММ.
Должно быть исключено влияние аварии на ВЭУ (пожар, отрыв лопасти с последующей вибрацией и т. д.) на работу реактора, а также на здание систем безопасности, примыкающее к башне.
Требуется создание контейнера ОЯТ с внутренним жидкостным контуром охлаждения, используемого для выгрузки из реактора ОЯТ с высоким энерговыделением, а также для его последующего хранения на площадке АСММ и транспортировки на завод переработки ОЯТ.
На наружной поверхности башни нужно будет разместить лифт и лестницу для доступа персонала к гондоле ВЭУ, а также кабель-канал.
Перечисленные задачи вполне решаемы. Для большинства из них уже имеются прототипы решений, использованные либо на действующих АЭС (больших и малых), либо на атомном флоте (как подводном, так и надводном), либо в проектах АСММ.
Для размещения микрореактора внутри ВЭУ нужно решить несколько задач.
Поскольку участок башни (или основания) ВЭУ становится частью герметичного ограждения реакторной установки, расчет прочности этого участка должен выполняться на сочетание одновременно действующих нагрузок «нормальная эксплуатация (весовые и ветровые нагрузки)» + «проектная авария на РУ (рост давления и температуры во внутренней полости башни)» + «максимальное расчетное землетрясение, характерное для площадки АСММ (падение самолета либо воздействие ударной волны)». Для того чтобы напряжения в элементах конструкции не превысили допустимых, типовую башню (и/или основание) ВЭУ потребуется усиливать.
Необходимо оснастить башню (основание) дополнительными перегородками, обеспечивающими герметичность внутренней полости, а также герметичным шлюзом и транспортной эстакадой, необходимыми для доставки грузов и персонала во внутреннюю полость. Также потребуются герметичные проходки для вывода за пределы башни (основания) трубопроводов и электрических кабелей, соединяющих оборудование реакторной установки с системами, находящимися снаружи.
Распределение нескольких малых реакторов по башням ВЭУ увеличивает количество ядерно опасных объектов, требующих физической защиты; увеличиваются размеры площадки АСММ.
Должно быть исключено влияние аварии на ВЭУ (пожар, отрыв лопасти с последующей вибрацией и т. д.) на работу реактора, а также на здание систем безопасности, примыкающее к башне.
Требуется создание контейнера ОЯТ с внутренним жидкостным контуром охлаждения, используемого для выгрузки из реактора ОЯТ с высоким энерговыделением, а также для его последующего хранения на площадке АСММ и транспортировки на завод переработки ОЯТ.
На наружной поверхности башни нужно будет разместить лифт и лестницу для доступа персонала к гондоле ВЭУ, а также кабель-канал.
Перечисленные задачи вполне решаемы. Для большинства из них уже имеются прототипы решений, использованные либо на действующих АЭС (больших и малых), либо на атомном флоте (как подводном, так и надводном), либо в проектах АСММ.
Заключение
Если ВЭС и АСММ будут применяться в удаленных изолированных энергосистемах совместно и будет реализована идея использования башни (или основания) ВЭУ для размещения реактора и в качестве герметичного ограждения, это позволит значительно сократить капитальные затраты на сооружение объектов электрогенерации.
Для проверки этого утверждения необходимо, чтобы одна из организаций — проектировщиков АСММ из контура Росатома вместе с ветроэнергетической компанией проработали концепт-проект предлагаемого гибрида и выполнили его экономическую оценку, в том числе сравнение экономических показателей с конкурирующими технологическими решениями.
*Мнение автора может не совпадать с мнением редакции. Ждем реакции на материал от экспертного отраслевого сообщества.
Если ВЭС и АСММ будут применяться в удаленных изолированных энергосистемах совместно и будет реализована идея использования башни (или основания) ВЭУ для размещения реактора и в качестве герметичного ограждения, это позволит значительно сократить капитальные затраты на сооружение объектов электрогенерации.
Для проверки этого утверждения необходимо, чтобы одна из организаций — проектировщиков АСММ из контура Росатома вместе с ветроэнергетической компанией проработали концепт-проект предлагаемого гибрида и выполнили его экономическую оценку, в том числе сравнение экономических показателей с конкурирующими технологическими решениями.
*Мнение автора может не совпадать с мнением редакции. Ждем реакции на материал от экспертного отраслевого сообщества.
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ