ПОДЗЕМНАЯ АТОМНАЯ ТЕПЛОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ НА БАЗЕ СУДОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ Петров Э.Л., к.т.н. Петров В.Э., к.т.н. Муратов О.Э., к.т.н.

В современных условиях глобальные проблемы энергетики без ядерной энергии нельзя будет решить и, несомненно, выход из создавшегося положения будет найден. Он должен основываться на том, что при любой аварии, которая может произойти в реакторе на АЭС, она ни при каких обстоятельствах не должна принять характер катастрофы Хиросимы. Сейчас уже предлагаются решения и заключаются они, например, в том, чтобы помещать ядерные реакторы электростанций под землей, на достаточной глубине Академик П.Л.Капица Человечество не может обойтись без ядерной энергетики. Мы обязаны поэтому найти такое решение проблемы безопасности, которое полностью исключило бы возможность повторения чего-либо подобного Чернобыльской катастрофе в результате ошибок, нарушения инструкций, конструктивных дефектов и технических неполадок. Такое кардинальное решение – размещение ядерных реакторов под землей на глубине, исключающей выделение радиоактивных продуктов в атмосферу при любой мыслимой аварии. Академик А.Д.Сахаров

Запасы энергоресурсов и прогнозы сроков обеспечения Запасы энергоресурсов и прогнозы сроков обеспечения ими показывают, что общество в перспективе может рассчитывать на уголь и ядерное топливо в варианте использования замкнутого ядерного цикла ЭнергоресурсыЗапасы, Дж Потенциал, Дж Срок обеспечения, лет Уголь Нефть Газ Ядерная энергия: - открытый топливный цикл - замкнутый топливный цикл

Экологические последствия эксплуатации ТЭС на угле (К ов = 0,975) и АЭС мощностью 1 ГВт Показатели/годТЭС на углеАЭС Потребление топлива12 млн т угля286 т UO 2 Потребление атмосферного кислорода5,5 млрд м 3 -- Выброcы в окружающую среду: окислы углерода окислы азота окислы серы гидрокарбонаты зола и сажа, не улавливаемая фильтрами бензапирен пятиокись ванадия тяжелые металлы (Cu, Co, Pb, Sn, Zn и др.) долгоживущие радионуклиды ( 40 К, 212 Pb,, 210 Po и др.) 10 млн т 34,2 тыс. т 124,4 тыс. т 23 т 7,3 тыс. т 12 т 37 т 5 т 40 Ки -- 2 Ки Твердые отходы830 тыс. т30 т Использование земли при добыче топлива: занятая площадь нарушенная территория 130 га 11 га 15,4 га 6,6 га Мощность дозы в районе размещения станции45 – 80 мкР/ч10–14 мкР/ч

Проблемы атомной энергетики Безопасность станций при природных, техногенных и террористических угрозах; Безопасность населения и территории (а для плавучих и прибрежных АЭС и акватории) при различных событиях на станции; Безопасность при обращении с РАО и отработавшим топливом; Замещение мощности и вывод из эксплуатации.

Российские особенности Зона централизованного энергоснабжения Зона децентрализованного энергоснабжения Атомные станции малой и средней мощности являются эффективным вариантом развития энергетики в зоне децентрализованного энергоснабжения, обеспечивающим энергетическую безопасность, решение основных социально-экономических проблем и развитие удаленных районов

Решение проблем децентрализованной энергетики – создание АЭС малой и средней мощности рост мирового энергопотребления, увеличение народонаселения и рост экономики ускоренными темпами происходит в развивающихся странах, в которых отсутствуют развитые электрические сети, а существующие характеризуются ограниченной энергоемкостью; модульная компоновка блоков АЭС позволяет в случае необходимости увеличивать мощность станции, модульные энергоблоки позволяют постепенно наращивать мощности АЭС, растягивают потребность в инвестициях во времени, снижают финансовый риск; реакторы малой и средней мощности привлекательны для неэлектрических применений – опреснение морской воды и централизованное отопление, производство водорода, конверсия органического топлива и т.п.

Требования к энергоблокам малой и средней мощности упрощенная конструкция высокий уровень пассивной безопасности, длительный (не менее 30 лет) срок эксплуатации длительный цикл автономности эксплуатации, серийное изготовление индустриальными методами и поставка на площадку в степени высокой заводской готовности низкие затраты на обустройство площадки размещения

Особенности судовых ЯЭУ жесткие ограничения массогабаритных характеристик; высокий уровень автоматизации, обеспечивающий минимальное количество обслуживающего персонала; специфические особенности внешних воздействий (вибрация, качка и др.); высокая маневренность, обеспечивающая высокую скорость изменения мощности в диапазоне от 5% до 100% номинальной; автоматическое введение в действие систем безопасности, обеспечивающее автоматическое глушение реактора при любой нештатной ситуации; близость ЯЭУ к местам размещения обслуживающего персонала

Основа АЭСММ – ЯЭУ надводных кораблей ЯЭУ надводных кораблей созданы по требованиям особо повышенной надежности ввиду: - эксплуатации в условиях возможных боевых воздействий (крейсера) - постоянные ударные нагрузки, обусловленные необходимостью разрушения многометровых полярных льдов (ледоколы) Запасы статической, циклической и длительной прочности оборудования корабельной атомной энергетики много выше принятых для оборудования современных стационарных АЭС Объем систем автоматического управления корабельных ЯЭУ намного превышает аналогичный объем для АЭС

Подземное размещение АЭСММ Кардинальное повышение безопасности: При разрушении АЗ формируется расплав горных пород, концентрирующийся на дне камеры. Глубина проникновения расплава при температуре ~3000oC несколько метров, расплав кристаллизуется, образовавшаяся масса инертна и не представляет экологической опасности Природная порода - естественный фильтр радиоактивных частиц, поэтому выброса в атмосферу не будет При мощности скального массива 30 м газообразные радиоактивные продукты попадают в атмосферу в объеме не более 1% от исходного Прочностные свойства некоторых природных пород в 4-5 раз выше, чем у бетонов, поэтому скальный массив является защитной оболочкой при паровых взрывах Возможность отвода тепла во вмещающий массив при аварийном расхолаживании реактора. В случае невозможности полного отвода без опасных температурных напряжений, частичный отвод тепла дает запас времени для ввода дополнительной системы охлаждения Защита от любого внешнего воздействия (падение тяжелого самолета, терроризм и т.д.)

Сейсмические воздействия при заглублении на 50 м Снижение в 2-3 раза - экспериментальные исследования в подземных машзалах гидростанций Shiroyama иNumahaza (Япония) Снижение в 1,5-2 раза – теоретические и экспериментальные исследования Ontario Hydro (Канада) Снижение в 1,4-1,7 раза – исследования Кольского научного центра РАН Исследования выполнены независимо друг от друга и для различных геологических условий

События, важные для безопасности АЭС СОБЫТИЕ подземная наземная плавучая 1 Падение тяжелого самолета Внешнее затопление Штормовые волны (цунами) Экстремальная скорость ветра (торнадо) Пожар на станции Пожар на территории станции Внутреннее затопление Сейсмическая активность Взрывы промышленных и военных объектов за пределами станции Метеориты Молнии Аварии на транспорте Усадка грунта (выравнивание внутреннего напряжения в нем) Аварии на газопроводах вне станции Выделение токсичных газов Воздействие на ЯЭУ осколков при аварии турбины Оползень Навал льда Навигационная авария Применение легкого реакт о оружия Применение фугасных или бетонобойных бомб Диверсии, терроризм - + +

Обращение с РАО Хранение и переработка жидких и твердых РАО в подземном пространстве в течение всего периода эксплуатации станции Омоноличенные ЖРО и ТРО размещаются с специальных подземных выработках Подземные выработки, где размещены энергоблоки АЭС, используются как могильник РАО после вывода станции из эксплуатации Рекомендации МАГАТЭ: захоронение РАО в геологических формациях – эффективный перспективный способ захоронения жидких и твердых РАО

Вывод станции из эксплуатации Подземные помещения будут использованы в качестве места захоронения энергоблока путем их омоноличивания или заполнения породой Не требуется проводить демонтаж радиоактивного оборудования или выдержка его в течение длительного времени (50-70 лет) Отпадает необходимость контроля радиационной обстановки на промплощадке в течение длительного времени

МИРОВОЙ ОПЫТ Халден (Норвегия) – кипящий реактор мощностью 25 МВт, 1960 г., в скальной породе на глубине 30 м; Хамболдт (США) – кипящий реактор мощностью 63 МВт, гг.; Агеста (Швеция) – водо-водяной реактор мощностью 10 МВт, в скальной породе на глубине 30 м, гг.; Чуз (Франция) – водо-водяной реактор мощностью 275 МВт, в сланцах на глубине 50 м, в подземном пространстве только реактор, гг.; Люцерн (Швейцария) – гг., закрыта после аварии; Тулуза-2 (Франция) – 2005 г. Россия: АД – промышленный уран-графитовый реактор, в скальной породе на глубине 200 м, гг.; АДЭ-1 – промышленный уран-графитовый реактор, в скальной породе на глубине 200 м, гг.; АДЭ-2 – двухцелевой промышленный уран-графитовый реактор, в скальной породе на глубине 200 м, гг.

Характеристики типовой ПАТЭС-300

Характеристики типовой ПАТЭС-300 (продолжение)

Структура капитальных вложений в строительство ПАТЭС на 300 кВт Наименование глав и затрат Сумма, млн. евро Глава 1. Проектно-изыскательские работы и авторский надзор69,34 Глава 2. Подготовка территории1,04 Глава 3. Основные объекты строительства467,71 в том числе: горно-проходческие работы 28,53 главный корпус- подземное размещение 4-х реакторов 298,92 главный корпус – наземное отделение с турбинами 112,46 вытяжной вентцентр с фильтровальной 7,29 блок сбора и временного хранения ЖРО и ТРО 6,34 блок временного хранения ОЯТ 14,17 Глава 4. Объекты подсобного и обслуживающего назначения12,03 Глава 5. Объекты энергетического хозяйства19,44 Глава 6. Объекты транспортного хозяйства и связи11,18 Глава 7. Наружные сети и сооружения водоснабжения, канализации, теплоснабжения и газоснабжения 14,13 Глава 8. Благоустройство и озеленение территории1,17 Глава 9. Прочие работы и затраты15,64 Глава 10. Содержание дирекции (технический надзор)7,32 Всего затрат:619,00

ЗАКЛЮЧЕНИЕ В концепции подземных атомных теплоэлектростанций на базе судовых технологий радикально решены ключевые проблемы, стоящие перед современной атомной энергетикой. При этом сохранены все ее основные преимущества. Концепция ПАТЭС адекватна задачам, стоящим перед регионами, поскольку обеспечивает необходимую энергетику в точках роста, допускает наращивание мощности, а также технологичную процедуру модернизации при создании нового оборудования. Реализации проекта за бюджетные средства мешают сложившиеся стереотипы и ментальность чиновников. Но относительно низкие затраты на строительство и вывод из эксплуатации ПАТЭС, а также действующее законодательство позволяют строить ПАТЭС на частные деньги и размещать непосредственно у потребителя.

Спасибо за внимание! Тел./факс: (812)