Источник
Ядерная энергия - LiveJournal.com
Выбор редакции
18 июня, 23:23

Учебные видео по конструкции ВВЭР-1000

  • 0

Давно у меня висит в подборке два видео, подробно, нудно и зевотно объясняющие конструкцию топлива ВВЭР-1000 и реакторной установки. С одной стороны - степень задротсва максимальна (что-то вроде чтения руководств по эксплуатации техники людьми, которые никогда эту технику эксплуатировать не будут), с другой стороны, множество вещей по конструкции можно понять здесь лучше, чем в литературе.Реактор ВВЭР-1000:Топливо ВВЭР-1000:

Выбор редакции
17 июня, 20:46

Вопросы и ответы по возобновляемым источникам энергии, часть 1

  • 0

Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) сегодня не только "хорошая бизнес-идея" и источник непрекращающегося хайпа, пропаганды и контрпропаганды. Попробую высказать свою позицию по некоторым повторяющимся мифам в области возобновляемых источников энергии.Утверждение(У): "Площади Земли не хватит для того, что бы обеспечить потребности цивилизации с помощью ВИЭ"Ответ(О): Земля получает от Солнца ~190 петаватт тепловой энергии (это то, что долетает до поверхности), цивилизация потребляет 500 экзаджоулей первичной энергии, т.е. "мощность" человечества - 0,015 петаватт, порядка одной десятитысячной от приходящей энергии. Есть другая элементарная оценка исходя из выработки имеющихся крупных солнечных электростанций - для обеспечения первичной энергией цивилизации довольно в аккурат хватает площади крупных пустынь. Основное "но" в этом железобетонном опровержении мифа - неравномерность распределения удобной площади для ВИЭ-генерации по странам. В целом "неравномерность распределения" - это основное, что упускают люди, обобщающие любым образом картинку вокруг ВИЭ, и сегодня эта тема будет звучать рефреном. Скажем, Япония испытывает значительные сложности с поиском места под солнечные электростанции, посмотрите вот эту фотоподборку японских солнечных электростанций и сравните с американскими из ссылки чуть выше.И все же известная картинка по поводу площади, необходимой для обеспечения солнечной энергией мира, Европы, Германии не является верной, т.к. в ней не учитывается кратная разница между теоретическим энергопотоком солнечной энергии и реальным, который можно получить в виде электричества.У: "На производство солнечных панелей и ветрогенераторов затрачивается больше энергии, чем они способны выработать за свой жизненный цикл"О: Это полная ерунда, как показывают аккуратные замеры. В 2016 году в очередной раз эта тема была поднята в работе Ferroni and Hopkirk 2016, где было показано слегка негативное значение EROEI для накрышной СЭС в Швейцарии. Однако работа пестрит ошибками, а скорректированное критиками значение оказывается в районе 8 . Значение EROEI от 5 до 15 характерно для разнообразных попыток посчитать EROEI кремниевых кристаллических СБ, разброс значения объясняется как разницей условий, в которых расположена СЭС (между Норвегией и Саудовской Аравией разница в выработке одной и той же панели составит примерно 4 раза), так и разницей методики подсчета. Для других ВИЭ, например ветрогенераторов, проглядываются еще более высокие значения EROEI, от 15 до 50, т.е. здесь критика приходится совсем мимо реальности.Надо заметить еще, что сам показатель EROEI, хотя и используется учеными, является очень несовершенным. В его "расходной части" находится бесконечный ряд уменьшающихся показателей, которые невозможно учесть, однако если делать это правильно ( что-то вроде учета "расход энергии на строительство домов, в которых жили рабочие, построившие завод по производству станков для производства кремниевых вафель для солнечных панелей") мы в итоге приходим к низким значениям EROEI - и действительно, ведь вся получаемая цивилизацией энергия расходуется, EROEI человечества в целом равен что-то около 3 (обратный кпд тепловых машин). Эта цифра возникает, если осознать, что в реальном мире инвестировать энергию в добычу новой энергии без всей цивилизации за плечами невозможно. В итоге, полученные расчетом значения EROEI зависят в основном от границ подсчета расхода энергии, которые определяются исследователями более-менее произвольно.Установленная мощность мировой ветроэнергетики. Средний мировой КИУМ ветроэнергетики составил 26%.Установленная мощность фотовольтаичных батарей. Полезно помнить, что мощность фотовольтаики указывается для "стандартных условий" (поток света 1000 Вт/м^2), а реальный КИУМ получается от 6 до 33% в зависимости от региона и наличия треккеров.У: "Производство солнечных панелей и аккумуляторов очень неэкологично, но поскольку делают их в основном в Китае, на это закрывают глаза"О: Я ни разу не видел хоть каких-то цифр, подтверждающих это высказывание, оно и понятно - существуют десятки загрязнителей, которые желательно выразить в виде удельных показателей (например в виде "грамм/квтч выработанный за жизнь панели"), еще и в разных вариантах места производства панелей/аккумуляторов.Разумеется, есть научные публикации, в которых проделали эту обширную работу, но прежде всего стоит попытаться оценить некоторые моменты самостоятельно. Кремниевые поликристалические панели к настоящему моменту практически окончательно вытеснили конкурировавшие какое-то время назад технологии (кремний-монокристалл, аморфный кремний и тонкопленочные CdTe и CIGS панели), хотя в 2018 году заговорили о возврате монокристалла кремния. Поликристаллические кремниевые СБ используют, в среднем, 2 грамма кремния на каждый ватт установленной мощности. В 2017 году было установлено примерно 100 гигаватт новых панелей, что соответствует производству 200 тысяч тонн очищенного кремния. На фоне ~4 миллиардов тонн цемента, 1,5 миллиардов тонн стали, 60 млн тонн алюминия или 20 млн тонн меди - никакие, даже особенно грязные, производства полупроводникового кремния не способны вывести его производства в лидеры антирейтингов экологов, просто за счет разрыва в тысячи раз по масштабам с другими базовыми материалами.Для литий-ионных аккумуляторов, который в 2017 году было выпущено порядка 100 ГВт*ч (забавное совпадение) характерным значением является 5 грамм на ватт*час, т.е. было использовано порядка 500 тысяч тонн материалов.Есть и более прецизионные расчеты, учитывающие выбросы металлов или СО2 от всех совокупных мощностей, задействованных в производстве солнечных панелей. С учетом того, что эта работа была сделана более 10 лет назад, можно считать ее оценкой сверху, а так же забавной исторической вехой по умирающим нынче конкурентам поликристаллического кремния.Важная оговорка здесь, впрочем есть. Современная наука предпочитает считать практически неустранимый "углеродный след", т.е. фактически затраты энергии на производство, а не сливы ядовитой органики или хрома в реки, считая, что последнее вполне себе устранимый эффект при правильном проектировании очистных сооружений. Разумеется, Китай славится неэкологичными производствами, и там этот момент может и не соблюдаться. Тем не менее, принципиальных препятствий для того, чтобы столь малотоннажное производство не вносило негативного экологического эффекта не просматривается.В итоге, как мне кажется, байка о страшной неэкологичности производства солнечных ВИЭ и аккумуляторов - есть просто механический перенос со стереотипа о неэкологичности и вредности химических производств вообще. В то же время, современная организация таких производств способна обеспечить отсутствие выбросов загрязнений в принципе.Темпы ежегодного прироста различных энерготехнологий в 2014-2017. Невероятный взлет солнечной энергетики сегодня постепенно притормаживается, а вот невошедшая в этот график морская (offshore) ветроэнергетика разгоняется.У: "Возобновляемая электроэнергия стала дешевле атомной/угольной/газовой"О: Если предыдущие мифы горячо обсуждались в основном в предыдущие годы, то сегодня (в 2017-2018) самой обсуждаемой является себестоимость электроэнергии. Понятно почему - пока себестоимость ВИЭ-электричества была выше конкурентов, драйвером развития альтернативной энергетики были в основном нематериальные факторы - забота о экологии, прогрессивность, вещи, которые невозможно измерить и кроме того в какой-то степени - энергонезависимость стран, внедряющих ВИЭ. Однако, по мере сближения цифр нормированной стоимости электроэнергии LCOE складывается ситуация, что цель субсидирования ВИЭ достигнута, и дальше эта технология будет внедряться на рациональных мотивах.Графическое отображение статистических данных по несубсидированной цене электроэнергии множества проектов возобновляемой энергетики по всему миру в динамике. Однако, реальность здесь сложна и многогранна. Прежде всего следует вспомнить, что стоимость ВИЭ-энергии в разных точках планеты кардинально различается. Проще всего это проиллюстрировать традиционными ВИЭ - гидроэлектростанциями. Вы можете в принципе выкопать искусственную реку и перекрыть ее ГЭС в удобном месте, или соорудить высокие бетонные стенки вдоль реки, чтобы перенести створ ГЭС ближе к потребителям, но понятно, что цена электроэнергии с такими решениями будет совершенно неконкурентноспособна. Получается, что есть отдельные точки, где ГЭС гораздо более выгодны, чем в других местах.Аналогично "новые" ВИЭ - существуют регионы мира, скажем, Аравийский полуостров, Чилийские пустыни, пустыни юго-запада США - в которых стандартная панель выдает значительно больше (в 2-4 раза) электроэнергии в год, чем в Германии или Японии.Это значит, что если в проектах СЭС в этих регионах LCOE уже упала до 25...50 долларов за МВт*ч, эту цену невозможно автоматически проецировать на любой регион.Так же неравномерно распределены и затраты на сооружение ВИЭ-электростанций. Это определяется как разницей в стоимости земли, оплате труда и наличии индустрии сооружения ВЭС или СЭС с большим опытом.В итоге стоимость ВИЭ-электроэнергии для разных проектов в разных точках земного шара оказывается разбросанной в 20 раз для солнца и около 10 раз - для ветра.В итоге, оценку стоимости ВИЭ-электроэнергии можно сформулировать так: на определенных территориях LCOE ВИЭ-электричества стала ниже традиционных решений и с каждым годом, по мере удешевления технологий, эти территории становятся все больше.Однако, тема стоимости ВИЭ-электроэнергии и шире, конкурентноспособности ВИЭ, не может быть рассмотрена без еще двух вопросов: субсидирование ВИЭ и переменчивость их, как источника электроэнергии.У: "ВИЭ-электростанции сплошь субсидируемые, и в чисто рыночных условиях неконкурентоспособны"О: Как мы уже рассмотрели выше, конкурентность ВИЭ практически полностью определяется месторасположением конкретной станции. Поэтому если, например, механически разделить объемы субсидирования на выработку в киловатт*часах - то это даст в лучшем случае повод для размышления, а не точный инструмент для оценки “чистой” конкурентоспособности ВИЭ.Тем не менее это будет полезно для понимания масштабов искажения рынков электроэнергии. Для этого стоит отделить субсидии на разработку и исследования от прямой поддержки генераторов электроэнергии. Первый вид субсидий не такие масштабные и более-менее равномерные по разным энерготехнологиях.Статистика субсидий на разработку энерготехнологий в странах OECD - видно, что 30-40 лет назад атом был безусловным фаворитом.Прямая поддержка тоже бывает разная по форме: бюджетные деньги на выкуп ВИЭ-э/э в Китае и Великобритании, налоговые вычеты в США, специальная составляющая цены электричества, распределяемая среди ВИЭ-генераторов в Германии, однако всю ее можно свести к легко сравнимому числовому показателю - центы субсидии на киловатт*час выработки ВИЭ.В 2015 году, например, поддержка по 4 крупнейшим “ВИЭ-странам” выглядела так: В Китае было выделено 4637,9 млн долларов (1184 на ветер и 3453,9 на солнце) на производство 187,7 ТВт*ч электроэнергии, в среднем 2,4 цента за кВт*ч, в Великобритании - 4285 млн долларов на 40,1 ТВт*ч, в среднем по 10,7 цента за кВт*ч, в США было выдано чуть больше 2 миллиарда долларов налоговых кредитов (исключительно на Солнце) при выработке 115,7 ТВт*ч (в основном ветром), т.е 1,6 цента за кВт*ч, в Германии было перераспределено 8821 млн долларов на 96,3 ТВт*ч, т.е. 10,91 цент на кВт*ч.Надо отметить, что самая богатая страна из широко развивающих ВИЭ - США, тратит совсем небольшие деньги на прямое субсидирование ВИЭ, хотя есть и другие механизмы - например, в Калифорнии есть законодательно установленные доли "зеленой" энергии, который должны быть выкуплены сетями у генераторов.Надо отметить, что эти цифры имеют (к сожалению) и еще осложняющее понимание обстоятельство. Например, в Германии на расходах на поддержку довлеют старые проекты, имеющие субсидии в 5-10 раз выше средних арифметических и получившие это право 10 и более лет назад (FIT закрепляется за объектом генерации на 20 лет).Кроме того, в 2016-2017 произошло значительное снижение тарифов субсидирования ВИЭ по значимым странам, т.е. цифры из 2015 года сегодня уже неактуальны (в Китае поддержка снизилась в 2 раза, в Германии перешли к аукционам с Strike price в 2-3 раза ниже среднего FIT 2015 года).Однако как и в предыдущем вопросе видно главное - поддержка очень сильно различается по разным странам. В Европе ценовые диспропорции между ВИЭ и углеводородной энергетикой могут достигать 100% (надо учитывать также обременение угольной генерации налогами на эмиссию СО2), однако быстро идут вниз, в Китае, Индии речь идет о 10..30% поддержки, в США можно говорить о рыночном паритете (хотя в США как раз сбрасывать со счета субсидии на разработку уже нельзя - они больше прямой поддержки).Фактически, ситуация с субсидиями следует за расширением зон прямой конкурентности ВИЭ, как источников электроэнергии - чем больше их размер, тем меньше субсидии.===В следующей части мы разберем вопросы переменчивости ВИЭ и ее масштабов, хранения энергии, стоимости хранения и различных альтернатив, управления спросом, трендов и перспектив ВИЭ в целом. Продолжение следует.

Выбор редакции
11 июня, 15:47

Яндекс Zen

  • 0

Обзавелся еще каналом Яндекс Zen zen.yandex.ru/id/5ab92045e44a945d7e516d74, куда тоже буду постить пока все то же самое, но чуть вперед. Потом может быть здесь оставлю лонгриды, а туда - новости с комментариями, посмотрим.

Выбор редакции
10 июня, 23:03

Китайский контракт

  • 0

8 июня в Китае был подписан большой пакет контрактов по атомной сфере и тут есть интересные нюансы, о которых я попробую рассказать в этом посте. Были подписаны контракты на:- блоки 7,8 на АЭС "Тяньвань" с ВВЭР-1200 - блоки 3,4 на АЭС АЭС "Сюйдапу" (Xudapu) с ВВЭР-1200- на оборудование для реактора CFR-600 на быстрых нейтронах- на поставку радионуклидных тепловых блоков (ТБ). АЭС Таньвань, блоки 1,2,3 (слева направо) - основной экспортный объект Росатома в Китае, да и в мире, пожалуй.Прежде чем раскрыть эти пункты, краткий ликбез по Китайско-Российскому атомному сотрудничеству. В 1992 году, практически сразу после развала СССР, между Россией и Китаем было заключено межправительственное соглашение на строительство 2 блоков ВВЭР-1000 на АЭС Таньвань. В то время Китай, уже начавший свой экономический взлет, собирал все коммерчески доступные варианты АЭС у себя в стране, чтобы выбрать образец для локализации (уже была построена АЭС Дайя Бей с французскими реакторами, контрактовалась стройка 6,7 блока АЭС Циньшань с реакторами CANDU, шли переговоры с американцами). Еще более важным для китайцев, по всей видимости, был не очень афишируемый контракт на строительство Минатомом (предшественник Росатома) завода газоцентрифужного обогащения в Ханьчжуне.Центрифужный разделительный завод Lanzhou - один из двух построенных для Китая.В то же время российское атомное энергетическое машиностроение, оставшееся без госзаказа отчаянно нуждалось в заказчиках. Поэтому АЭС Таньвань была прокредитована правительством РФ и законтрактована за относительно небольшие деньги (порядка 3 миллиардов долларов за 2 блока). Блоки были построены Атомстройэкспортом за 6-7 лет и пущены в 2006 и 2007 годах. В 2007 году возник вопрос о продолжении контрактов 90х. Однако ситуация сильно изменилась. Во-первых Китай уже имел собственные версии гигаватнных энергоблоков, но одновременно имел и грандиозные планы по строительству ~100 гигаватт АЭС за 13 последующих лет. Для такой работы собственных китайских сил было недостаточно, поэтому вновь были приглашены варяги, но уже на новых условиях: с постепенной передачей технологии Китаю. Именно во второй половине 2000х появился крупный контракт на 8 блоков Westinghouse AP-1000 и чуть меньший контракт на 2 блока EPR-1600. Вновь образованная госкорпорация Росатом тоже хотела оторвать кусочек от грандиозной атомной стройки, однако все что удалось - это блоки 3 и 4 Тяньванской АЭС, причем китайцы договорились о том, что Росатому остается только проектирование и поставка атомного острова, а строительство, машзал с турбоустановкой, АСУТП отходит китайским подрядчикам. Как и в первый раз, в пакете с этим контрактом были и другие: строительство новых очередей газоцентрифужных заводов, передача технологии изготовления топлива УТВС для реакторов ВВЭР-1000/428 Тяньваньской АЭС, проектирование и производство реакторной установки на быстрых нейтронах CEFR. Как видно, китайцы с одной стороны умеют извлекать “технологическую” выгоду из крупных контрактов, а с другой стороны - готовы платить за то, что есть в загашнике Росатома.Минусом этого второго пакета контрактов являлось то, что перспективы серийного экспортного строительства блоков в Китае оставались неясны. Похоже было, что  Китай намеревается оставить львиную долю из грандиозного 100-гигаваттного проекта своим строителям и производителям оборудования, которые быстро крепли и развивались. Важным маркером этого было то, что Росатому отдали 3 и 4 блок на знакомой площадке, а вот 5 и 6 достался китайцам с проектом ACPR-1000.Машинный зал опытного быстрого натриевого реактора CEFRИ вот мы прыгаем еще на 10 лет, в наше время. 3 и 4 блок Тяньваньской АЭС были построены четко в срок (3 блок - ровно 60 месяцев от первого бетона до подключения к сети) и в бюджет. Заслуга в этом принадлежит как китайским строителям, так и Атомстройэкспорту, занимашемуся проектированием и координацией поставок и монтажа российского оборудования. И китайцы оценили эти умения. На фоне проблем со сроками строительства первых AP1000 и EPR-1600 Росатом показал, что умеет выполнять большие ответственные задачи. При этом, кроме западных конкурентов, проблемы есть и у китайских атомных компаний, в основном, правда не со строительством в срок гигаваттных блоков (здесь, пожалуй, китайцам нет равных), а с масштабированием своей атомной отрасли - Китай не успевает воплощать собственные же планы по АЭС. Эти планы в начале 2010х были понижены до 56 гигаватт к 2020 году и скорее всего достигнуты не будут (есть 38 гигаватт и сооружается еще 20, из которых за полтора года будет введено около 10).Китайские атомные стройки отличаются применением очень тяжелой крановой техники и больших модулей, а так же высочайшими темпами при невысокой стоимости.Таким образом уже в третий раз за последние 30 лет Росатом получает выгодные контракты в силу нужды китайской отрасли. Посмотрим на них:- Совместное сооружение новых блоков на площадке АЭС «Тяньвань» (блоки №7 и №8). По данному проекту подписан межправительственный протокол и рамочный контракт на сооружение реакторов ВВЭР-1200, которые относятся к новейшему поколению 3+;Традиционный “дуплет” на традиционной площадке и с той же схемой распределения задач: Росатом проектирует и поставляет оборудование ядерного острова, китайцы делают все остальное. Единственная новость - то что здесь строится более современный ВВЭР-1200 близкий к проектам пущенным на Нововоронежской АЭС-2 в 2016 и Ленинградской АЭС-2 в 2018.- Серийное сооружение АЭС российского дизайна на новой площадке в Китае. Подписан межправительственный протокол и рамочный контракт на сооружение на площадке АЭС «Сюйдапу» двух энергоблоков российского дизайна с реакторами ВВЭР-1200. Данные соглашения предусматривают в будущем возможность сооружения новых блоков;Новая площадка  АЭС "Сюйдапу" (Xudapu) или Сюйдабао” (Xudabao) - тут есть определенная путаница, потому что в официальной новости называют первый вариант, а некоторая дополнительная информация (привязка по местности, наличие 2 блоков CAP-1000 - локализованной версии AP1000) указывают на вторую. Возможно это просто разные транскрипции с китайского языка. Площадка Xudapu/Xudabao, где еще даже не началось строительство собственно энергоблоков, удивляет готовностью инфраструктуры.Это важный контракт, который позволяет наконец вырваться за пределы АЭС “Тяньвань” (которой некуда расти после 8 блока) и самое интересное - потеснить китайских же конкурентов, планировавших на Xudabao 3 и 4 блок реакторами CAP1400.- Сотрудничество по сооружению китайского демонстрационного реактора на быстрых нейтронах (CFR600). Подписано межправительственное соглашение и рамочный контракт. Российская сторона, имеющая большой практический опыт в создании и эксплуатации быстрых реакторов, будет задействована в части поставок элементов данного демонстрационного реактора, оказании услуг и поставок топлива. При этом важно отметить, что проект CFR600 разрабатывают китайские коллеги;Довольно интересный момент. Учитывая масштабы планов Китая по атомной энергетике (400 гигаватт к 2050 году - примерно столько, сколько сейчас всего на планете), без замыкания ядерного топливного цикла (ЗЯТЦ) и быстрых реакторов Китаю придется туго, как в плане доступного природного урана, так и в плане ОЯТ. Понимая это, была начала программа китайского ЗЯТЦ, в рамках которого был построен опытный быстрый натриевый реактор CEFR, обсуждался контракт с Аревой по строительству гигантского завода по переработке ОЯТ и т.п. и т.д. Под эту тематику Росатом усиленно вел переговоры о продаже реактора а-ля БН-800 в Китай, однако хотел за эксклюзивную технологию контракт на несколько блоков, а Китай хотел технологию без всяких контрактов. Договорится не удалось, однако похоже, в проектировании собственного “БН-800” CFR-600 без помощи ОКБМ/Гидропресс (конструкторов всех наших быстрых натриевых) похоже не обошлось.Во всяком случае внешний вид реакторной установки CFR-600 имеет очень характерные секционно-модульные парогенераторы, как на БН-600/800 и отличается от французских/японских аналогов. Модель CFR-600. Слева - секционно-модульные парогенераторы.Это были бы полностью гадания, если бы не кусок новости, где эта идея находит сильное подтверждение “в части поставок элементов данного демонстрационного реактора, оказании услуг и поставок топлива.”В принципе это можно назвать победой Китайцев, т.к. они получают важный опыт не оплачивая строительство 4 или 6 блоков БН-800. Видимо это тоже часть цены за право “серийно строить атомные энергоблоки на территории Китая”, впрочем, часть технологии - не вся технология, и как будет развиваться дело с быстрыми реакторами в поднебесной еще посмотрим, с CEFR пока получается совсем нерадужно. - Поставка партии российских радионуклидных тепловых блоков (ТБ). Подписан контракт на поставку новой партии ТБ, которые являются элементами радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РИТЭГ), для нужд китайской лунной программы.Надо думать, что речь идет о поставке источников тепла из Pu238. Предыдущая такая поставка была для NASA в 90х и начале 2000х, а затем Росатом поставлять плутоний отказался. Отказал он, похоже, и Индии (тоже для лунной программы) пару лет назад. Главное тут, что линию по производству Pu238 в НИИАР восстановили, а поставка, видимо, обусловлена какими-то политическими резонами.В общем подводя итог, можно сказать, что заключен очень интересный контракт, который определит ближайшие 10 лет взаимоотношений с Китаем в атомной сфере, позволит заработать отечественному машиностроению 4-5 миллиардов долларов, поддержит проектировщиков и конструкторов интересными реальными задачами. С другой стороны это и не ура-патриотическая победа над “тупыми китаезами”, видно, что китайские переговорщики умны и сильны и за каждый заработанный в китае доллар приходится расплачиваться чем-то важным. В частности, смотря на успехи китайцев в менее наукоемких технологиях, можно опасаться, что лет через 10-20 китайцы сами начнут конкурировать с Росатомом по всему спектру атомных технологий (как это уже практически произошло на рынке гигаваттных PWR), и конкуренция эта будет крайне непростой, если вообще возможной.

Выбор редакции
09 июня, 00:08

АТОМЭКСПО 2018, часть 2

  • 0

АТГОР и ШЕЛЬФМоделька АТГОР. Слева два газотурбинных модуля, в центре реактор (зеленые шарики - приводы СУЗ, ограничение по высоте не позволяет расположить их стандартным образом), правее него газовоздушный теплообменник.В первой части я уже упомянул интересный проект мобильного блока АЭС АТГОР от НИКИЭТ. Хотя АТГОР находится на очень ранней стадии разработки (что-то вроде предэкскизного проекта) концепция его весьма интересная и позволяет обсудить некоторые тонкости атомных станций малой мощности.Довольно очевидно, что с ростом единичной мощности блока удельные затраты на киловатт установленной мощности - падают. Справедливо и обратное - блок малой мощности удельно дороже большого. Один из главных факторов удорожания - необходимость иметь приличное количество охраны для небольшого генератора, другой - необходимость сооружения капитальных, защищенных зданий для перегрузки ОЯТ.Позапрошлогодняя презентация по АТГОР - здесь изображен так же вариант стационарно-транспортабельной реакторной установки. За прошедшее время число подключаемых ГТУ вырасло с 5 до 6.Однако что, если мы избавимся если не от этой навязчивой охраны то хотя бы от зданий, связанных с работой с высокорадиоактивными материалами? Сделать это возможно, если множество АЭС можно целиком перемещать в какую-то позицию, где будет выполнятся перегрузка топлива. Для плавучей АЭС этот процесс в чем-то схож с технологией, отработанной на атомных подводных лодках и ледоколах. Для наземной же АЭС есть как технологические, так и юридические сложности. Прежде всего - масса герметичного блока АЭС должна быть снижена до транспортируемых пределов. Например для предлагаемой АСММ Шельф масса реакторного блока - 375 тонн. Это в принципе транспортируемый вес, но с большими сложностями (нужны хорошие дороги приличной ширины, хорошие мосты, специальные транспортеры, причалы, etc). Идеально было бы снизить вес с учетом биозащиты до 50-100 тонн, что и пытаются сделать в проекте АТГОР - здесь весь мобильного реакторного блока 60 тонн. Другие фишки:Газотурбинные электрогенераторы, работающие либо на дизтопливе, либо на нагретом воздухе из реактора. Воздух греется в теплообменникеВ продолжение предыдущего решения - сброс тепла осуществляется без дополнительных градирен или водоемовЗапуск АЭС осуществляется с использованием собственных газовых турбин - внешнее питание не нужно. Перевод из транспортного положения в генерацию должен осуществляться за полчаса.Блок имеет полноценную биозащиту, обваловка не нужнаКроме двух “набортных” ГТ-генераторов возможно подключение еще одного трейлера с 4 дополнительными, т.е. общая электрическая мощность может меняться от 200 до 1200 киловатт. Понятно, что возможна когенерация тепла.Кампания топлива - 10 лет.Есть версия стационарно устанавливаемого в работе, но транспортабельного блока с реакторной установкой повышенной мощности.В основе АТГОР - газовый быстрый реактор с “двухкомпонентным газовым составом”, что намекает на ныне засекреченный космический реактор РУГК. Однако, похоже, что у этой установки есть только некоторые пересечения с космическим реактором, конструктивно это разные машины.Среди десятков(!) проектов АСММ от отечественных разработчиков попадаются весьма любопытные. Например эскизик справа внизу застравляет вспомнить "Статус-6"Впрочем все это великолепие пока несколько сферически-вакуумное. Основной преградой для такого энергоблока являются нормативные требования по безопасности АЭС. Например, перевозка поработавшего реактора - это, фактически, перевозка контейнера с ОЯТ. А раз так - то и требования к конструкции должны быть, как к контейнеру с ОЯТ (регламентируются документом  НП-053-16), например умение выдерживать падение на стальной штырь с высоты 9 метров без разрушения или пожар в течении 30 минут или погружение на 15 метров под воду в течении 8 часов. При всех этих мучениях не должно происходить нарушения геометрии активной зоны и перемещения поглощающих элементов, обеспечивающих подкритичность.Испытания транспортного контейнера для ОЯТ на всякие аварийные падения, в т.ч. с 10 метров (отметка времени 10.05)В принципе, такой реактор сделать можно. Но тогда, скорее всего, он будет уже нетранспортабельным по массе и все проблемы исчезнут… вместе с идеей.Впрочем, ситуация не столько тупикова. НИКИЭТ ведет работу с МАГАТЭ по формулировке новых правил ядерной безопасности, в рамках которых АТГОР имел бы право на существование. Рассматривая жизненный путь транспортабельной АЭС и моделируя поведение реактора в различных нештатных ситуациях при транспортировке инженеры пытаются разработать такую конструкцию и одновременно такие правила, чтобы подобную технику могли эксплуатировать не только военные, проще смотрящие на нормы и правила ядерной безопасности.Хочется также сказать пару слов про АСММ “Шельф”. Эта реакторная установка по всей видимости выведена из неназываемого лодочного реактора - при мощности 6,6 мегаватт электрических (что меньше известных лодочных) реактор имеет кампанию топлива всего 6 лет и референтное топливо (т.е. уже применяемое в каких-то других реакторах). Реактор имеет встроенные парогенераторы (как у РИТМ-200) и работает на 2 турбогенератора, которые могут быть встроены в общую защитную оболочку диаметром 8 метров и длиной 14 метров. Либо турбогенераторы могут быть вынесены в отдельное здание, тогда оболочка сокращается по длине до 10 метров, а масса блока получается 375 тонн.Эта АСММ рассматривается к установке сразу в трех вариантах - подводном, плавающем и наземном, может работать автономно в течении года, после чего необходимо выполнять плановый ремонт, как это делается на больших станциях. Подводный вариант, кстати, позволяет отказаться от охраны станции.АСММ “Шельф” хорошо проработана - есть конструкторская документация на реакторную установку, хотя нет на некоторые другие системы, например турбогенераторы. В целом первые “Шельфы” по заверениям НИКИЭТ могут быть поставлены заказчику через 6-8 лет после старта проекта, а в дальнейшем от заказа до исполнения должно проходить 2-3 года.“Шельф” символизирует собой максимум эффективности, который можно получить от существующих решений, АТГОР - перспективу, которая может быть для АСММ действительно интересной.Полезная табличка с самыми продвинутыми отечественными АСММ и их характеристиками, в т.ч. экономическими. Зоопарк, конечно, знатный.Однако перейдем к другим проектам.ПРОРЫВПо “Прорыву”, а точнее по его части, касающейся быстрых свинцовых реакторов БРЕСТ особых новостей нет. Хотя еще год назад представители «Прорыва» и чиновники поговаривали, что заморозка строительства второй очереди БРЕСТ-300 «ничего не значит, и буквально завтра все будет продолжено», воз и ныне там, хотя теперь обещают, что уж в 2019 строительство второй очереди все же обязательно стартует. Получается, что проект завис между небом и землей: модуль фабрикации смешанного уран-плутониевого топлива строится и монтируется оборудования, реактор есть хотя бы в проекте и поддерживается НИОКР, а модуль переработки ОЯТ испытывает значительные трудности с получением работающей технологии безводной переработки ОЯТ, в т.ч. существует идея строительства промежуточного решения с ПУРЕКС-переработкой, что потребует увеличения бассейна выдержки ОЯТ.Пока "БРЕСТ-ОД-300" остается в основном в виде такой вот красивой графики.Учитывая, что продвигается проект последние 15 лет почти целиком и полностью усилиями Е.О. Адамова, можно предположить, что вероятность реализации проекта (в плане положительного опыта работы всего комплекта БРЕСТ-300) уменьшается, хотя пока формально “Прорыв” остается флагманским проектом Блока Инновация Росатома.Возможно, стоило начать развивать “свинцовую” линейку с 10-мегаваттного исследовательского реактора, как предлагали оппоненты, но теперь такие решения принимать уже поздновато.Франция: проблемы с Jules Horowitz Reacteur и неопределенность с атомной энергетикойКроме проектов и интересов Росатома интересно было поговорить и про Францию - еще пару десятилетий назад выглядящей не слабее современного Росатома, но заметно сдавшей позиции. Моим собеседником был Jean-Yves Blanc из Комиссариата по атомной и с некоторых пор альтернативной энергии CEAJules Horowitz Reacteur является безусловным флагманом среди исследовательских реакторов Европы и должен был быть пущен в 2018 году. Однако, как это часто бывает, в ходе его сооружения возникли разнообразные сложности, в частности — с системами вентиляции и спецвентиляции и электрикой. CEA поменяла подрядчиков и теперь надеется на пуск в 2022 году, хотя и этот срок может быть сорван. Некоторые важные подсистемы реактора (в частности корпус реактора, внутрикорпусные устройства и теплообменники 1-2 контуров) проходят или прошли заводские сдаточные испытания.JHR имеет интересную активную зону с нерегулярным расположением ТВС и бериллиевый отражатель. Жан-Ив пояснил, что все же возможностей по облучению быстрыми нейтронами у реактора не будет, но плотность потока (флюэнс) будет сравнима с быстрыми реакторами.Второй флагманский проект CEA - быстрый натриевый реактор ASTRID, который должен был стать возрождением БН программы Франции на еще большем перепутье. 600-мегаваттная(э) версия, которую разрабатывали несколько лет не нравится правительству по стоимости, и теперь делается 200 мегаваттная версия - даже меньше опытно-промышленного БН “Феникс”, пущенного в 1973 году. Перепроектирование займет очередные несколько лет, восстановление натриевой программы из пепла остановленного Феникса теперь, похоже, откладывается на 30-е годы, с посредственными шансами, что это вообще когда-то случится.Всей этой красоты еще одного 600-мегаваттного быстровика мы теперь не увидим :(Спросил я и про прогнозы по будущему французской атомной энергетики, которая видится очень туманной (не плохой, а именно неопределенной) из России. Оказывается, такой же туманной она представляется и инсайдеру из отрасли: Президент Макрон, по сути, за сохранение атомных мощностей, и в частности поддержал продление парка реакторов до 50 летнего срока эксплуатации Однако министр Юло против. Но, вполне возможно, его скоро уволят, и все будет хорошо. EDF (оператор французских станций) устраивает неопределенность и затягивание, скажем так, решений о строительстве новых АЭС во франции — у них хватает зарубежных контрактов, а стройки во франции сегодня связывают с необходимостью закрывать старые станции, что для обремененного долгами EDF неудобно. Короче, все зависит от политиков, но в целом, видимо, атомную отрасль франции ждет очень долгий боковой дрейф.ИТЭРПо иронии судьбы ИТЭР строят в 2 километрах от одной из главной площадок CEA и реактора JHR, так что поговорим о нем.Для меня самым интересным было услышать из первых уст оценки по скорости движения и перспективам ИТЭР. Сегодня проект выглядит довольно здоровым и глава Российского агентства ИТЭР А.В. Красильников считает, что точка невозврата уже пройдена и проект будет завершен, вопрос лишь - насколько в срок. Хотя дата первой плазмы (декабрь 2025) пока выглядит реалистичной, уже сегодня для ее достижения приходится придумывать уплотненный график монтажа реактора, т.к. в текущих задачах уже наметилось отставание примерно в 6-10 месяцев. В частности, снова отстают здания.Основное здание ИТЭР - шахта реактора в центре кадра - снова отстает от графика. (с) АтоминфоГлавное проблемой ИТЭР на сегодня является недофинансирование американцами своей части - это началось еще в 2017 году и продолжается в 2018. Американцы перестали вносить денежный вклад и заморозили работы по оборудованию, которое должно быть поставлено после первой плазмы, но стараются поддерживать производство тех частей, которые нужны уже сегодня. При этом одна из важных систем TCWS (это система водяного охлаждения бланкета дивертора и стенок вакуумной камеры, которая будет снимать до 750 мегаватт, в силу ядерного характера установки - дорогая и сложная) была передана от США сначала в международное агенство ИТЭР, а затем европейским исполнителям. Эта передача важна с точки зрения разработки механизмов продолжения сооружения ИТЭР в случае ухода одного из партнеров.Американский дизайн системы водяного охлаждения токамака и европейский редизайн. К сожалению передача системы неизбежно влечет за собой редизайн и задержку.Впрочем, тут есть один важный момент. Передаваемое в разработку/изготовление оборудование должен продолжать финансировать партнер, который взял на себя это в самом начале - а как, скажем, это смогут делать американцы, если администрация президента режет деньги на ИТЭР?Впрочем, у этого случая есть и более позитивные для нас грани. Например, гигантский европейский подпроект по сооружению рекордных инжекторов нейтралов на отрицательных ионах подвергается критике. Технология сложная, и не смотря на то, что вроде как Европа идет правильным путем увеличивающихся прототипов (BATMAN-ELISE-SPIDER-MITICA), конструкция ИТЭРовских инжекторов уже не просто утверждена - ее элементы уже в производстве, хотя в работе сегодня только прототип ELISE и у него есть проблемы.В то же время в Новосибирском ИЯФ продолжается сооружение инжектора отрицательных ионов примерно на напряжение, которое нужно для ИТЭР и на ¼ тока ИТЭР. В случае, если Европа забуксует, новосибирский вариант вполне может стать спасительной соломинкой и механизм передачи системы в другую страну здесь нельзя кстати.В общем вполне возможно, что проект ИТЭР, и так уже принесший довольно много высокотехнологичных разработок и производств в Россию поможет еще одной.продолжение следует

Выбор редакции
03 июня, 17:14

JET начинает новую дейтерий-тритиевую кампанию

  • 0

Крупнейший в мире токамак JET после 18 месяцев подготовки и ремонта восстанавливает работу с целью начать в следующем году запуски с дейтерий-тритиевой плазмой, т.е. реальные термоядерные запуски. Подобные эксперименты не проводились на токамаках с середины 90х годов и пришло время накопившиеся новые идеи проверить экспериментально. Композиционное изображение камеры токамака JET (диаметром около 8 метров) и плазмы во время экспериментов.Именно здесь, на JET в 1997 году был поставлен рекорд мощности термоядерной реакции для магнитных ловушек - 16 мегаватт в течении примерно 100 миллисекунд. Длительность тогда, впрочем, ограничивалась длительностью работы системы инжекции нейтралов, отвечающей за внешний нагрев плазмы. Сегодня эти ограничения гораздо мягче, поэтому есть планы продержать 16-мегаваттное горение в течении ~5 секунд. Опять же, дольше нельзя, т.к. есть определенный лимит на общее облучение конструкции вакуумной камеры термоядерными нейтронами. Профили рекордных по мощности термоядерных экспериментов и планируемое будущееВажным изменением по сравнению с 1997 стал перевод реактора на полностью металлическую облицовку - исчезли углепластиковые и графитовые элементы. Последние в свое время помогли снизить загрязнение плазмы материалами с высокими атомными номерами и пройти так называемый “радиационный барьер” на пути к термоядерным температурам. Однако, со временем стало понятно, что металлическая стенка с точки зрения эксплуатации все же лучше - меньше пыли, меньше “застревающего” в конструкции трития. Элемент дивертора ИТЭР, недавно изготовленный европой - облицовка из вольфрамовых блоков и активное охлаждение. На прямую часть приходится (под острым углом) поток плазмы мощностью 5-10 мегаватт/м^2Кроме взаимодействия трития с перспективной (запланированной и на ИТЭР) полнометаллической стенкой, будут также проверены решения по подавлению ELM-неустойчивостей с помощью специальных пушек, стреляющих замороженными дробинками из DT-смеси, ну и множество идей токамачников по поведению плазмы. В ходе “экспериментальной DT кампании №2 - DTE-2” также, впервые в истории, планируются плазменные эксперименты на чистом тритии. Поскольку отношение масса/заряд у трития в полтора раза больше, чем у дейтерия, на множестве явлений, чувствительных к этому отношению, можно будет сравнить моделирование и эксперимент.По планам ближайшие несколько месяцев произойдет пуско-наладка машины, а затем примерно 5-месячная калибровочная серия физических экспериментов на дейтерии. После примерно 1-месячной проверки атомным надзором Великобритании готовности всех систем к работе с тритием начнется 3-х месячная физическая TT программа. Далее последуют дополнительные тренировки по безопасности, еще одна приемка, и наконец - сама четырехмесячная DTE-2. Самый первый запуск JET после перерыва на водородной плазме. Ускорено в 40 раз.Долгий и сложный заход в эту программу экспериментов связан как с неприятностью самого трития, так и с наведенной радиоактивностью в результате термоядерной реакции. Тритий - легколетучий, как любой водород, пожароопасный и крайне радиоактивный газ. Для работы с ним приходится все оборудование устанавливать в герметичные перчаточные ящики, трубопроводы окружать герметичными вторыми оболочками, здание оборудовать системой понижения давления (чтобы снизить вероятность утечки наружу) и уменьшения содержания кислорода (для предотвращения пожаров, которые будут ночным кошмаром в случае трития). Всего на площадке может находится не больше 20 грамм трития, хранимого в виде гидрида(трейтида?) урана, и выдаваемого в систему нагревов. Но сожжено во всех экспериментах будет всего порядка 1 миллиграмма. Такая большая разница между “складом” и потребностями объясняется тем, что при проходе через плазму сгорает очень небольшая доля трития, а остальное, к сожалению загрязняется дейтерием и протием, после чего смесь надо отправлять на разделение изотопов - а этой системы на площадке JET нет.Второй важнейшей инженерной задачей здесь (и в будущем - на ИТЭР) станет работа с активированной конструкцией. В конце DTE-2 радиационный фон в центре вакуумной камеры достигнет 80 мЗв/ч (8 рентген в час), поэтому для работы внутри будет применятся телеуправляемая робототехника. В ходе подготовки на ней уже тренировались в замене плиток, установке новых, установке различных датчиков и т.п.Телеуправляемый робот внутри JETНа мой взгляд, подобный программы с одной стороны важны для подготовки запуска полноценной дейтерий-тритиевой кампании на ИТЭР, а с другой стороны подчеркивают невероятные сложности по работе с DT-реакцией. В условиях, когда термоядерная энергетика не является “спасительной соломинкой” для цивилизации, сложно ожидать ставки на DT-реакторы.

Выбор редакции
25 мая, 22:04

Урановый глобус

  • 0

МАГАТЭ выпустила тут геологическую карту всех более-менее крупных (>1000 тонн урана) месторождений уранаВ целом, наверное, карта бесмысленная для не специалистов, особенно учитывая, что магатэшный сайт с подробным описанием каждого месторождения лежит, но вдруг кому надо?Остается добавить, что в Uranium Red book 2016 МАГАТЭ оценивало мировые ресурсы урана в 5 718 400 тонн с ценой отсечения в 130$ за кг, чего существующей атомной отрасли хватило бы на 92 года. В этом году должен выйти апдейт этой книжки и оценки ресурсов.P.S. Напомню, кстати, свой текст про "урана мало" https://tnenergy.livejournal.com/61051.html

Выбор редакции
24 мая, 16:03

Япония продолжает запускать реакторы и хочет строить новые

  • 0

Скучная и наполненная бюрократическими подробностями история перезапуска японских атомных энергоблоков лично мне интересна, как индикатор интереса/неприятия атомной энергии. Как и после аварии на Чернобыльской АЭС отношение публики в Европе и США к этой теме постепенно выправилось от резкого неприятия к умеренному интересу в середине 2000х, а с учетом новых рынков 10 лет назад во всю заговорили и о "атомном реннесансе", который, впрочем, на взлете сбила авария на Фукусиме.АЭС Шимане, про которую сегодня пойдет речь демонстрирует чудеса вписывания в сложный рельеф. Третий блок с ABWR - ближайший к нам, расположен на площадке 550х350 метров - примерно в 2,5 раза плотнее в "мегаваттах на гектар", чем ВВЭР-1200 ЛАЭС-2.Сейчас этот процесс, как видится со стороны, проходит Япония, где после 5 летней паузы начался процесс постепенного ввода атомных электростанций в строй. Из 54 действующих в 2011 году энергоблоков сейчас не закрытыми (и не взорвавшимися) остается 39, а реально выдает энергию - 8. Такая мини-табличка показывает график "работающих" мощностей (в мегаваттах) в разные годы, в том числе с японским прогнозом.Одновременно с перезапуском имеющихся мощностей японцы делают следующий шаг - возобновляют достройку АЭС, которые в 2011 году были заморожены. Речь идет о двух блоках с реакторами ABWR - "Шимане 3" и "Ома 1".3D модель блока с ABWR. Размеры реакторного здания - куб с гранью 58 метров.Advanced boiling water reactor - это вершина развития ветки кипящих реакторов, с мощностью около 1350 мегаватт. В середине 90х это был один из самых передовых энергетических реакторов в мире, достаточно перечислись его основные фишки (см так же статью от Atominfo):Прежде всего стоит сказать о потрясающей экономике этого проекта - очень компактное здание реактора с маленьким контейнментом, один контур (т.е. минус пара тысяч тонн дорогого оборудования второго контура) и продемонстированные на практике сроки сооружения в 38 месяцев при впечатляющей единичной мощности в 1350 мегаватт - ABWR мог бы стать любимым проектом топ-менеджера любой энергетической компании.Цифровая система управления техпроцессом и система безопасности NUCAMM-90ABWR - то что для других проектов АЭС станет нормой через 20 лет после ABWR.Встроенные в корпус реактора циркуляционные насосы первого контура - 10 x 1400 киловатт. В целом это решение несет как сложности для эксплуатации, так и большие преимущества с точки зрения безопасности - насосов теперь 10, а не 4, а главное - нет гигантских трубопроводов главного циркуляционного контура, разрыв которого является серьезнейшей аварией.Множество усовершенствований было проведено по системам аварийного охлаждения активной зоны, правда сегодня вся эта работа по созданию 3 независимых веток охлаждения реактора выглядит на половину бессмысленной - т.к. 2 из этих систем активные и требуют наличия электроэнергии на станции, а одна предусматривает подключение мобильных насосов и дизель-генераторов - такая тактика на Фукусиме не сработала из-за непонимания состояния трубопроводной арматуры систем охлаждения в условиях обесточенной системы управления.Весьма совершенное топливо с выгорающим поглотителем, обеспечивающее 24-месячные топливные кампанииПоглощающие элемены (слева) и элементы гидравлического привода ПЭС. В отличии от ВВЭР/PWR здесь поглощающие элементы вводятся снизу, управляются гидравликой и расположены между кассетами топлива, а не внутри них.Наконец, некое подобие ловушки расплавов из толстого мата из базальтового волокна под реактором, что позволило создателям реактора (Hitachi) называть его "первым пущенным реактором поколения III+" до того, как "первым пущенным реактором поколения III+" стали ВВЭР-1000 на АЭС Таньвань, APR-1400 на Шин-Кори 3, и в этом году видимо станут EPR-1600 и AP-1000.Из минусов, кроме "неправильной" конфигурации системы аварийного отвода тепла от АЗ, можно отметить очень тяжелый, дорогой и сложный корпус реактора (7х22 метра, 700+ тонн), отсутствие в проекте рекомбинаторов водорода (т.е. систем, которые каталитически окисляют водород в воздухе, а накопление водорода чревато взрывами, как на Фукусиме). Отсутствие промежуточного контура, впрочем, некоторым атомнадзорам тоже скорее всего покажется фатальным недостатком, однако в целом вопрос это дискуссионный.Низ корпуса реактора с 205 отверстиями для электрогидравлических приводов органов системы управления и защиты. Интересно, что опирается реактор о своеобразную "юбку", видную чуть дальше по корпусу.В настоящее время в мире работает 4 блока ABWR - все в Японии, построенные в середине 90х и начале 2000х. Еще один блок, строительство которого было начато в 2007 году, собственно №3 на АЭС Шимане, почти завершен - в начале 2011 года оставалось выполнить пусконаладку и серию испытаний, загрузка топлива ожидалась уже зимой 2011/2012. Однако, разумеется, после аварии процесс этот был заморожен и блок так и не пустили.Замороженная стройка ABWR - Oma 1. Кадр 2016 года, надо отметить модное модульное строительство, которое так испортило жизнь AP1000. Строительство здесь тоже ожидает разрешения на возобновление. Еще один блок (Ома 1) находился на готовности примерно 50%, когда в японскую атомную энергетику пришла зима. Сейчас запрос на его достройку тоже изучается.Я думаю, достройки и перезапуски этих блоков в Японии не будут так прямолинейно - скорее всего понадобятся заметные модификации систем безопасности (как минимум установка рекомбинаторов), однако результат этого может быть вполне положительным - со временем блоки будут пущены и добавят 2,7 гигаватта к атомной энергетики Японии.При этом в дофукусимскую эпоху ABWR активно предлагался на экспорт - была построена (но не пущена по политическим причинам) двухблочная АЭС Lungmen на Тайване, получена лицензия (т.е. разрешение строить после проверки проекта) от американского и английского атомнадзоров. Перезапуск проектов в Японии может привести и к подвижкам по новому строительству этих реакторов на экспорт, а как уже говорилось, с точки зрения экономики ABWR - серьезнейший конкурент Росатому, а так же корейским и китайским проектам.P.S. довольно подробный разбор собственно реактора ABWR можной найти здесь.P.P.S. Таблица состояния всех энергоблоков Японии на сегодня

Выбор редакции
20 мая, 16:31

АТОМЭКСПО 2018, часть 1

  • 0

На прошедшей неделе, благодаря любезному приглашению Департамента Коммуникаций Росатома мне удалось побывать на выставке Атомэкспо 2018 в г. Адлер.А, да, на входе на выставку в главном медицентре посетителей встречал вот такой макет ЖРЖ РД-0120 и полноразмерный макет Бурана.Получилось довольно много интересных впечатлений от выставки, наверное придется пост по ней разбить на 2-3 части. Начнем с общих ощущенийТренды: диверсификацияВ работе Росатома все больше видно стремление к диверсификации и выходу на новые рынки. Потенциальный рынок по продаже гигаваттных энергоблоков продолжает сужатся, поэтому в корпоративной терминологии появилось словосочетание "второе ядро бизнеса" Сложно сказать, насколько удаться создать крупный источник дохода в других направлениях, но новых юрлиц, призванных быть центрами новых маленьких корпораций все больше Из примечательного я бы назвал радиомедицинское направление, представленное Rosatom Healthcare и Росатом Растворные Реакторы, занимающиеся всем спектром ядерной медицины, от производства изотопов до центров облучения/стерилизации. Второе важное направление - ветроэнергетика (теперь это не только ВетроОГК, но и NovaWind с задачей глобальной экспансии). О ней я расскажу в отдельной главке, но основная мысль тут именно использовать международный опыт больших энергостроек Атомстройэкспорта/Росатома и в ветроэнергетике, возведение мощностей в котором уже стало рынком сравнимым по деньгам с атомной энергетикой.Уже довольно старый ролик по проекту масштабной установки обессоливания морской воды, однако пока ни один контракт на строительство такой штуки не подписан.Третим оформившимся ядром, похоже, становится водоподготовка, водоочистка, обессоливание, водоподготовительные установки большого масштаба - проекты под крылом отдельного юрлица ОТЭК.Заметны так же попытки выйти на рынок промышленных 3Д-принтеров (и вообще аддитивных технологий) и накопителей энергии, хотя на мой взгляд здесь пока все далеко от каких-то успехов.Такой вот малогабаритный ТРД лежал на стенде ТВЭЛ, в котором вся статорная часть была выполнена селективным лазерным спеканием.В целом стоит задача нарастить доходы по "второму ядру" до 30% от общей выручки к 2030 году (в 4 раза больше, чем сегодня).Ветроэнергетика от РосатомаФотография конкурирующего с Росатомом за госденьги Ульяновского ветропарка от "Фортум", построенного из полностью китайских ветротурбин.Хорошо известно, что Росатом уже несколько лет занимается созданием ветроэнергетического дивизиона (ВетроОКГ для российских строект, NowaWind для международных и трансфер технологий от Lagerwey через СП RedWind). Пока в реализации находятся 13 ветропарков общей мощностью 970 мегаватт и общей стоимостью в 120 млрд рублей (с учетом затрат на локализацию) и есть планы по реализации еще одного гигаватта. Под этот первый гигаватт будет локализовано производство гондол ветротурбин и ... все. Лопасти и башни ожидаются ко второму гигаватту, как и элементы инвертора.Оказывается такая слабая локализация объясняется задачей NowaWind - заниматься строительством ВЭС по всему миру. В мире почти не возят лопасти и башни ветряков - делают их на месте как только общий рынок страны достигает хотя бы 2-3 гигаватт. Поскольку в России общие объемы госсубсидий на данный момент опрелены всего на 3,6 ГВт ветряков, то и локализация пока оказывается невыгодной, проще это делать сразу, скажем, в Индии, где возможна контрактация.Надо отметить, что технологический партнер Росатома (голандская Lagerwey) очень сильно заморачивается простотой установки своих ветротурбин без привлечения суперкранов - в частности имеет одну из самых легких гондол (130 тонн) в классе 2,5 МВт и такие вот штуки, как на видео. Заодно можно посмотреть, как будут выглядеть будущие ветряки Росатома.Вообще по рассказам на стенде компании можно было услышать разницу между глянцем и реальностью - например производство башен (в общем-то обычных, хоть и больших, металлоконструкций) локализовывать не только невыгодно и пока негде - вроде как на Атоммаше не хватает производственных площадей под это (не понятно как это может быть).Первый проект от Росатомовского ветрогигаватта - Адыгейскую ВЭС должны начать возводить уже этим летом. Ветропарк номинальной мощностью в 150 мегаватт (60 генераторов) стоимостью 15 млрд рублей должен вырабатывать 355 ГВт*ч в год (планируемый КИУМ - 27%). Кому интересно почитать, как проектируют ветровые электростанции, ссылочкаДа, надо сказать пару слов про ветротурбины, которые будет выпускать NowaWind - это 2,5 МВт и в дальнейшем 4 мегаваттные наземные ветряки с системой direct drive (т.е. низкооборотный генератор на постоянных магнитах и инвертор на полную мощность).Презентация NovaWindВ общем весь проект по ветроэнергетике Росатома нацелен на то, что бы дома научится ветроэлектростанции строить, и затем строить их на всех площадках, где получится (Индия, Бангладеш, Иран etc).Атомные станции малой мощностиНа базе ледокольного реактора РИТМ-200 (на фото - транспортировка корпуса этого реактора) теперь предлагается плавучий или наземный энергоблок от 2х50 (100) до 12х50 (600) мегаватт мощностью.Еще пару лет назад Росатом начал массово печатать буклетики со всякими проектами атомных станций малой мощности, которых в советское и постсоветское время было напроектировано не один десяток. За последние пару лет это увлечение никуда не делось, и даже расширилось за счет некоторых современных проектов, проработанных от совсем бумажных вариантов до уровня технических проектов. Не очень понятно, что из этого выйдет — т. к. проектов реально десятки, а в спросе на них есть обоснованный скепсис (например Владимир Асмолов считает, что АСММ нужен «технологический прорыв», чтобы обеспечить конкурентносопосбную стоимость э/э), но как минимум здесь есть какое-то разнообразие и борьба идей, в отличии от застывших в почти неподвижности гигаваттных блоков.6,6-мегаваттный "Шельф" может быть выполнен в подводном, надводном и наземном исполнении. Сделан на базе лодочного реактора и поставляется блоком заводской готовности весом в 375 тонн. Находится на этапе "есть элементы технического проекта", но финансирование на строительство пока нет.В частности, очень интересно было увидеть реактор АТГОР, о котором будет публикация в ближайшее время. Важным препятствием для совсем маленьких АЭС, кроме экономики, является нормативное законодательство по перемещению ОЯТ — как известно, сегодня это нужно делать в специальных контейнерах, выдерживающих без повреждения всякие мучения, и если разместить реактор в такой оболочке, что бы он удовлетворял требованиям МАГАТЭ, то он перестает быть транспортабельным, а значит АЭС приобретает весь комплекс оборудования для перегрузки и хранениях ОЯТ и перестает быть «атомной батарейкой».Реакторный блок АТГОР по расчетам должен весить ~60 тонн и мощность 0,4-1,2 мегаватта. Пока скорее концепт.Однако работа по обоснованию более реалистичных вариантов по перемещению ядерных блоков с ОЯТ внутри уже началась, сразу для трех вариантов АСММ (плавучая, подподная и наземная). Совершенно неясно, сколько лет продлится эта тема, но вполне возможно, чтоОЯТ, переработка и фракционированиеИнтересно, что на Маяке считают, что переработка ОЯТ с фракционированием уже скоро начнет внедрятся в каком-то виде. Речь идет вот о чем: в самом простом варианте переработки все радиоактивные отходы уходят в стекло, и опасными они останутся на сотни тысяч лет. Если же разделить РАО на фракции, среди которых долгоживущую часть оправить на трансмутацию, то можно сократить время, которое захоронение должно оставаться безопасным до ~тысячи лет, что гораздо более прогнозируемо, чем 100...500 тысяч, определяемых как время на полный распад нуклидов в ОЯТ.На взгляд многих специалистов, проще все же не параноится и захоранивать все целиком — это как минимум гораздо дешевле, чем дополнительная возня с радиохимией и трансмутацией, однако переработчики считают строго наоборот, и пытаются внедрять фракционирование. Ну, здесь стоит подождать реализации.НО РАО и подземная лабораторияНовость от представителей противоположного "фракционистам" лагеря - под Красноярском (фактически — на территории ГХК) Национальный Оператор РАО стартовал строительство подземной лаборатории для получения обоснования безопасности будущего национального захоронение высокоактивных отходов. Захоронение предназначено прежде всего для размещения высокоактивных остатков от переработки ОЯТ, в т.ч. тех, которые сегодня хранятся на Маяке, где работают печи остекловывания рафинатов переработки ОЯТ. Горные работы начнутся через 2 года и должны быть завершены к 2025, после чего начнется исследования движения подземных вод, стабильности пород, особенностей различных предлагаемых технологий захоронения (в бентоните, в бетоне, различных контейнерах) etc. По аналогии с другими подобными объектами эти исследования могут продлится не одно десятилетие, но на горные выработки и сами объекты лаборатории посмотреть было бы интересно.Растворный реактор "Аргус-М"Год назад я писал про проект реакторно-радиохимического комплекса для получения Mo-99 на базе растворного реактора "Аргус". Этот проект продолжает активно развиваться, кроме планов по строительству Аргус-М в ближайшие пару лет в Саровском ВНИИЭФ и переговоров о строительстве 2-х реактрного производства молибдена в ЮАР идут переговоры и по строительству исследовательского Аргус-М (скорее учебного) в Таджикистане. Из плюсов Аргуса, как "первого реактора в стране" - очень низкая стоимость сооружения (около 50 млн долларов под ключ) за счет маленького размера реактора и простоты конструкции. Стоит отметить так же, что успешно решена задача перевода реактора на уран "МАГАТЭшного" обогащения (не больше 20% U235), правда конструкция его от этого поменялась (в 1,5 раза, до 31 литра увеличился объем АЗ, изменилась система терморегуляции) и теперь точно необходим "референтный" реакторв в Сарове.  Интересно было разобраться, кто же конструктор реактора - ВНИИЭФ занимается расчетами и общей конструкцией, "Красная звезда" - технолог и изготовитель, ГСПИ - проект здания с реактором.Кроме производства молибдена и поставок исследовательско-учебных реакторов ведеться разработка и производства с того же реактора различных других изотопов - прежде всего Йод 125 и Стронций 89.МБИРПо проекту МБИР тоже удалось пообщаться с разработчиками. В целом стройка идет строго по графику* (*уточненному с учетом накопленного отставания) и впереди виднеется только позитив. Однако, финансирование как было в момент старта на базовый набор элементов (здания и реактор, без второго и третьего контура и научного оборудования) так и остается ограниченное этим набором.По словам разработчиков в этот нерабочий (без второй контура реактор не пустить) базовый вариант все же войдет две экспериментальных петли — с натрий-калием и свинцовым теплоносителем. Насчет недостающего оборудования (в т.ч. три опциональные петли с другими теплоносителями) была надежда на финансирование от иностранных партнеров, однако ситуация на этом фронте складывается не очень. В итоге намеченная сегодня дата физпуска — 2024 год критически зависит от поиска финансирования, например, МБИР подал заявку на вхождение в список «мегасайнс» проектов. Есть надежда на расширение прямой поддержки из госбюджета этого стратегически важного для развития технологии быстрых реакторов проекта. Однако учитывая, что срок изготовления недостаюшего оборудования — 3..5 лет, финансирование желательно найти не позже 2020.Продолжение следует.

Выбор редакции
12 мая, 16:16

А был ли пик?

  • 0

Читая лекции про перспективы атомной энергетики я вспоминаю примерно десятикратное превышение прогнозов из 60х по атомной мощности над реальностью и причины этого. Если кратко - то причины в переоценке потребления энергии и недооценке количества углеводородов, которые удасться добыть в будущем.В том числе вспоминаю и Кинга Хабберта (у которого тоже есть прогноз о полной победе атомной энергии к началу 21 века), который угадал с пиком добычи нефти в США, после чего теория пика стала общепризнаной и популярной.....или не угадал?С 1956 по 2006 кривые Хабберта неплохо повторяю форму реальной добычи нефти в США, но лежат ниже - недооценка составляет 35-50 млрд баррелей, весьма прилично. С 2006 года прогноз вообще перестает соотносится с действительностью, а в 2018 году разрушается и сама идея "пика добычи нефти в 1960х".Понятно, почему - ни один прогнозист не может предсказать качественные изменения, которые стартуют уже после составления прогноза. Технологии добычи нефти из труднопроницаемых коллекторов начинают тут новую кривую. Но ведь, как ни крути, количество углеводородов (и любых других ресурсов) в земной коре конечно, а значит пик должен быть? Но как угадать с моментом этого пика? Ведь до сих пор ни один добываемый из земли ресурс не "пикнул", даже золото, которое является очень рассеянным и добывается очень давноПохоже, пока технологии извлечения ресурсов из коры развиваются быстрее, чем падает средняя концентрация добываемого элемента в месторождениях. Именно поэтому прогнозы об исчерпании предложения (=пик добычи) не оправдываются. Как долго будет продолжаться это благолепие сказать сложно - но на мой взгляд гораздо более вероятны "пики" спроса, связанные с конечным количеством людей на планете сегодня и в будущем.Все это более-менее банальные вещи, но мне кажется, что большинство "прогнозистов" все еще пребывают в устаревшей парадигме, когда казалось, что дефицит каких-то важных ресурсов наступит вот-вот и важно искать ему замену, а не способы более эффективной добычи или нематериальные смыслы, которые сделают этот ресурс "неправильным" и "устаревшим". Наверное пора и начинать мыслить в этом направлении.

Выбор редакции
04 мая, 21:55

Космический реактор Kilopower прошел наземные тесты

  • 0

NASA поделилось с общественностью пресс-релизом о прогрессе в разработке реактора для космического применения Kilopower. Год назад я описывал этот проект подробно и тогда разработка была доведена до испытаний системы преобразования тепла в электроэнергию. Что ж, можно констатировать, что великолепный прогресс проекта стал еще лучше.Реактор Kilopower на Луне (рендер).В 2017 году в центре им. Гленна НАСА были проведены полномасштабные тепловакуумные испытания прототипа реактора с использованием электрического имитатора тепла распада внутри имитатора активной зоны из обедненного урана. В целом надо отметить, что отработка механизма передачи тепла от активной зоны в генераторы на базе двигателей Стирлинга (далее - ГДС) с помощью тепловых труб являлась чуть ли не самой сложной и важной частью проекта, поэтому затянулась на 3 года. В частности, сложной задачей является запуск натриевых тепловых труб, в которых надо расплавить и испарить часть натрия, что бы образовался достаточный тепловой поток, но при этом не перегреть их. Учитывая "самоуправляемый" характер реактора это не так-то и просто с точно зрения инженерии. Финальный цикл испытаний с болванкой обедненного уран-молибденового сплава был нацелен на испытания тепловых переходов между активной зоной (АЗ) и тепловыми трубами.Температура в тепловых трубах KIlopower при запуске системы. Термопары расположены по возрастаню номера от имитатора АЗ к приемнику тепла (горячему концу ГДС).Однако, хотя высокотемпературные тепловые трубы и ГДС - штуки интересные, все это мало касалось ядерной части Kilopower. Полноценный эксперимент с ядерным источником тепла был назван KRUSTY (Kilopower Reactor Using Stirling TechnologY) и проводился с осени 2017 по март 2018 в лаборатории DAF, расположенной в Невадском ядерном полигоне. В этой лаборатории (которая раньше была место сборки ядерных зарядов для испытательных подрывов на полигоне) сейчас расположено четыре критсборки которые используются ядерными лабораториями США для различных экспериментов (в т.ч. довольно мирных - например для измерения дозиметрических констант). Кстати, именно в этой лаборатории началась история Kilopower, т.к. именно здесь расположена критсборка Flattop, на которой в 2011 году провели испытания концептуального прототипа реактора.Критсборка - донор. Для KRUTSY использована рама и нижняя подвижная система.Для эксперимента KRUSTY была взята машина Comet, раньше представляющая собой сдвигаемые по вертикали половинки из урановых болванок и отражателей. Теперь сверху разместили собственно Kilopower с вакуумной камерой а подвижной системой на болванку из обогащенного урана надвигали отражатель из оксида бериллия.Сборка из машины Comet и реактора Kilopower, использованная в эксперименте KRUSTYПосле сборки активной зоны (что, кстати, представляет собой отдельный поджанр - с кучей ограничений по наличию рядом людей, материалов) были проведены испытания поведения системы при отказах различных систем. NASA здесь пишет "conducted without power", однако из плана экспериментов вырисовывается несколько другая картинаСборка активной зоны реактора. Одно из часто встречающихся ограничений при работе с критичными сборками - ограничение на присутсвие людей рядом (скажем не более 2 человек в радиусе 2 метров), что бы не испытывать судьбу наличием большого количества водяных отражателей вокруг оружейного материала. Элементы собираемые инженерами описаны на картинке ниже:Далее был выполнен физический пуск реактора без системы преобразования с измерениями реактивностных характеристик отражателя и размножающих свойств системы а также, судя по планам - пускового поглощающего стержня из карбида бора, который проектно устанавливается в центре активной зоны и гарантирует незапуск реактора при нештатных ситуациях, например падении при выводе на орбиту. Запланированные эксперименты включали в себя вводы реактивности при холодном состоянии реактора в 0,8 и 3 доллара (1 доллар означает превышение над критичностью равное доле запаздывающих нейтронов). При этом происходит рост нейтронной мощности (в случае ввода 3 долларов - быстрый) пока нагрев и расширение топливо не введет отрицательную реактивность и реактор не "успокоится" на определенном уровне мощности.По планам должны были были измерены размножающие свойства различных элементов сборки при различных температурах.Здесь надо отметить, что пресс-релиз NASA/DOE весьма скуп на детали, но я на 99% уверен, что именно эти измерения были проведены зимой. Без экспериментальной проверки размножающих свойств реактора ему навсегда бы будет суждено остаться бумажными и не быть допущенным до пусков.Установка вакуумной камеры на "преобразовательную часть" Kilopower во время зимних тестов.Наконец, были проведены комплексные испытания системы с пуском реактора и преобразовательной системы, выходом на номинал и прогоном на мощности. Весь тест занял 28 часов, из графика разогрева тепловых труб выше можно предположить что опыт выглядел как "старт за 4 часа + 24 часа работы на номинале". Проводились ли при этом испытания по самоуправляемости реактора (изменение тепловой мощности при изменении нагрузки), не сообщается, но одна картинка из пресс-релиза заставляет предположить, что да, проводилисьСильнокликабельноНа заднем плане тут стойки управления критсборками GODIVA IV и Comet, на экранах можно разглядеть стенд из Comet с Kilopower, отражатель поднят в режим "пуск" и снег на экранах камеры тоже намекает, что это момент длительного прогона. На экранах на заднем столе, надо полагать какие-то ядерные параметры сборки, на экранах ближе к нам - графики температуры с темопар и состояние систем и инструментирования. Зубцы на графиках температуры вполне можно представить себе как включения дополнительных нагрузок. Планы на этот прогон тоже подтверждают эти идею:На пресс-конференции инженер НАСА еще отметил, что "команда провела испытания последовательности запуска, параметров при работе на номинале, эффективность - причем по всем измеряемым параметрам система удовлетворяет требованиям".Так или иначе для NASA/DOE это значительный шаг. За предыдущие 40 лет ни один проект гражданского космического реактора не дошел до физпуска, хотя этапы разработки и тепловакуумных испытаний прошли многие. Про военные проекты известно меньше, как минимум для реактора SP-100 испытания зашли весьма далеко - возможно что он был испытан в виде критсборки нулевой мощности. Этот успех невероятен на фоне десятилетий, которые тратили предыдущие, так и не дошедшие до полноценных наземных испытаний, проекты. Однако несмотря на отличную концепцию и успешную наземную отработку, будущее Kilopower неясно.Концепции миссий к целям в поясе Койпера с применением 10-киловаттной версии Kilopower для обепечения тяги аппаратов.Область применения подобного реактора хоть и относительно немаленькая, но одновременно и не такая большая: замена РИТЭГам в миссиях автоматических межпланетных станций за пределы орбиты Юпитера, в случае разработки 10 кВт версии - так же снабжение электроэнергией пилотируемых миссий на Луну (хотя относительно миссий на лунный полюс вопрос спорный) и главное - снабжение электропитанием ЭРД миссий к дальним телам солнечной системы. Последняя опция, называемая Nuclear Electrical Propulsion самая продуктивная в смысле улучшения возможностей космических аппаратов и позволяет достичь целей, которые невозможно достичь на химических реактивных двигателях, например орбиты Харона, Плутона и других тел пояса Койпера.Однако 10 киловаттную версию еще надо разработать. С использованием 380-ваттных тепловых труб, которые есть на прототипе это невозможно, и вообще задача отвести 40 киловатт тепла от относительно небольшой болванки из урана без движущегося теплоносителя выглядит трудной. Вполне возможно, что разработка 10 киловаттного реактора затянется надолго, и неплохо бы найти потребителей и на 1-киловаттную версию, что бы реактор залетал.Замена же РИТЭГов (особенно их версий со ГДС) мало что дает в силу большого собственного веса Kilopower, кроме потенциального удешевления аппаратов (РИТЭГи обоходятся НАСА в сумму порядка 100 млн долларов за киловатт, явно дороже Kilopower). Мейнстримное проектирование аппаратов НАСА продолжает делать оценки с использованием плутониевых РИТЭГов!Планируемые НАСА миссии к Нептуну и Урану пока несут на борту РИТЭГи - развитие бортового энергоисточника ровера Curiocity.Пилотируемые же базы/долговременные миссии где-то на Луне или Марсе же остаются в концептуальной фазе уже много десятилетий, и не похоже, что это та лошадь, которая способна вытащить Kilopower в космос. Собственно даже дальние АМС предусматривают темп запусков 1 раз в 10 лет, а то и реже. Думается, следующий шаг должна сделать именно НАСА, найдя достоенную миссию для Kilopower и сделать его как можно скорее. Будем надеятся, что в ближайший год мы такой выбор увидим, что даст наилучшие шансы на появления нового ядерного реактора в космосе, чего мы не видели уже очень давно.

Выбор редакции
29 апреля, 22:42

Европейский энергетический флагман дожил до физпуска

  • 0

10 апреля начался физпуск реактора EPR-1600 на блоке Taishan-1. Это событие завершает 13 лет строительства EPR-1600 в разных уголках мира, по мере которого проект этого реактора казался все более проклятым а судьба его разработчиков все более мрачной. Можно ожидать, что в ближайшие месяцы будут пройдены этапы минимальной контролируемой мощности (т.е. достижения реактором критичного состояния) и энергопуска, что перевернет страницу в судьбе этого проекта. Представители китайского атомного надзора NNSA подписывают разрешение на загрузку топлива в первом EPREuropean Pressurized water Reactor (EPR-1600) электрической мощностью около 1650 мегаватт  - это наследник той эпохи, когда в Европе атомную энергетику считали прогрессивной и полезной. Разработка реактора началась еще в начале 90х объединением немецких и французских разработчиков Siemens NP  и Framatome (в 2000 году слившихся в компанию Areva). Проект EPR вобрал в свой проект множество прогрессивных решений и виделся в на рубеже веков как вершина эволюции реакторов типа PWR, из-за чего маркетологам Areva пришлось придумать деление реакторов на поколения и выделить самое свежее из них “III+”, а затем вписать в него на тот момент один единственный тип, соответствующий высокому званию, EPR-1600.Первый и второй блок АЭС TaishanНадо отметить, что технически проект весьма впечатляющий (о чем ниже), но еще больше впечатляет количество проблем, с которыми этот тип реакторов столкнется при воплощении в жизнь. Не смотря на то, что, фактически, у Евросоюза с середины 90х и по сегодняшний день не было никаких альтернативных типов энергетических реакторов, поэтому EPR имел большие или меньшие преимущества во всех тендерах европейских заказчиков, судьба его оказалась невеселой. С 2000 года, когда EPR начал заявляться на тендеры, ситуация с новыми атомными стройками в Европе уже была кардинально иной, чем когда этот проект задумывался (впрочем стоит оговорится, что Siemens NP пошел на слияние не от хорошей жизни, и признаки надвигающихся черных дней были уже на старте разработки). Франция достигла потолка по доле атомных электростанций в энергетике, северная Европа разворачивалась в сторону “зеленой энергетики”, а в Восточной Европе не было достаточного количества денег, чтобы позволить себе EPR.План АЭС с EPR-1600 1 - Контайнтмент, 2 – Здание бассейна выдержки топлива, 3 – Здание систем безопасности, 4 – Здания аварийных дизельных генераторов,5 – Здание водоподготовки и спецводоочистки, 6 – Здание переработки радиоактивных отходов, 7 - Санпропускник,8 – Насосы технической воды систем безопасности, 9 -  Здание турбины, 10 – Здание электрораспределительного оборудования (Switchgear)11 – Здание насосов  охлаждающей воды, 12 – Вспомогательный бойлер и баки для хранения дистиллята, 14 – Трансформаторы 15 – Офисное зданиеПлан этажа ядерного острова ERP-1600Тем не менее, в компании Framatome/Areva, в 2000 году только закончившей грандиозную 30 летнюю стройку французской атомной энергетики, а также выполнившего несколько экспортных контрактов в Китае были позитивные ожидания по продажам своего детища. Китай и Индия, США и Великобритания, Скандинавские страны и Восточная Европа - везде Framatome собирался предлагать “единственный в мире реактор поколения III+” с “заманчиво низкой стоимостью киловатта установленной мощности за счет рекордной мощности блока”. Первый тендер Areva взяла в Финляндии, обещая построить меньше чем за 5 лет и за 3,3 млрд евро 3 блок АЭС Олкилуото. Чуть позже французский оператор АЭС EDF тоже разместил заказ на строительство 3 блока АЭС Фламавиль с реактором EPR-1700. Areva уверенно лидировала в тендере на строительство АЭС Барака в ОАЭ. Шли переговоры по строительству 2 блоков в Китае, рассматривались площадки в Индии и США (в т.ч. было начало получение лицензии от американского атомнадзора NRC на строительство EPR в США). Строительство контейнмента 3 блока АЭС Олкилуото в сентябре 2007Установленный к концу 2009 года турбоагрегат мощностью 1700 мегаватт с тихоходной турбиной является мировым рекордом по мощности.Чем вообще был хорош EPR-1600? Как уже говорилось, он вобрал в себя всю европейскую мысль по реакторам типа PWR (подробное описание). Тепловая мощность в 4300 мегаватт и электрическая в 1650 мегаватт являются рекордными среди всех типов РУ. При этом диаметр реактор ~5,4 метра всего на метр больше ВВЭР-1200, мощность которого 3200 мегаватт (тепловых). Масса реакторной установки тоже не сильно выше, чем у реакторов мощностью 1200 мегаватт. Энергоблок имеет рекордный кпд - 40,7% брутто и 38,6% нетто. EPR-1600 должен был стать первым в мире типом реактора с полностью цифровым управлением, включая системы безопасности - за это отвечали в Siemens NP, компании, известной своими передовыми решениями в области цифровых АСУТП. Интересно, что у ERP входы и выходы воды первого контура сделаны на одном уровне, а не на двух, как на большинстве PWR/ВВЭР мира. Это усложняет внутриреакторную конструкцию, но укорачивает и облегчает корпус реактора.Активная зона реактора набирается из 241 кассеты стандартного западного типа “квадрат 17х17”. Кассет заметно больше, чем в 1-1,2 гигаваттных реакторах. ERP-1600 стандартно имеет урановое топливо с обогащением по 235 изотопу чуть меньше 5%, однако система управления поддерживает 100% загрузку МОКС-топлива (это первый в мире реактор с такой возможностью). Достигается это за счет использования “серых” поглощающих кластеров, которые позволяют точнее регулировать форму нейтронного поля в АЗ и современные моделирующие алгоритмы (позволившие внедрить маневрирование в немецких блоках). Есть возможность “load-follow” маневрирования и на EPR-1600. Впрочем как минимум на финском и француском блоке полностью эти возможности внедряться не будут. Организация АСУТП блокаВторой контур реактора собран из 4 вертикальных парогенераторов (в отличии от AP-1000 и APR-1400, в которых их по 2). Системы безопасности представлены 4 независимыми каналами впрыска холодной борированной воды, ступенчатого расхолаживания, конечным поглотителем выступает большой бассейн с водой внутри реакторного отделения. Автономность реактора по расхолаживанию по разным данным от 48 до 72 часов. Имеется и ловушка расплава, причем в отличии от российского варианта она представляет собой большой “бассейн”, а не относительно небольшую “бочку” (что является предметом критики среди профессионалов). Установка парогенератора и компоновка первого контура в контейнменте (видны места под 4 парогенератора и реактор), АЭС Олкилуото. Интересно, что во всех последних проектах Framatome/Areva применяется крашенный бетон с интегрированными пластинами (как на ИТЭР) - дико трудоемкое решение, не очень понятно зачем нужное внутри контенмента.Все эти и многие другие навороты привели к тому, что строить EPR сложно, долго и дорого. Диаметр двойного контейнемента (защитной оболочки) реакторного здания - 46 метров, всего на 2 метра больше, чем у ВВЭР-1200, однако высота контейнмента выше уже на 10 с лишним метров (оно и понятно - парогенераторы вертикальные). При этом надо помнить, что у ВВЭР в контейнменте располагаются и все системы безопасности и бассейн выдержки отработанного топлива - у EPR же это все вынесено в пристройки вокруг реактора. Процесс установки 500-тонного корпуса реактора на 3 блоке АЭС ОлкилуотоВ целом EPR-1600 получился сложным, “тяжелым”, да еще и не проработанным (не смотря на 14 предшествующих лет разработке) к началу своей первой стройки в Олкилуото. Строительство такого проекта в чужой стране, да еще и славящейся жесткостью своего атомного регулятора STUK обещало стать кошмаром, и оно им стало. Строительство третьего блока Олкилуото продолжается до сих пор (13 год) и привело к утроению изначальной стоимости, а вслед за этим - судебным тяжбам с заказчиком (финской Fortum) и банкротству Areva. Стоит назвать стоимость финского EPR - изначально планы были построить блок за 3,2 млрд евро с расчетной ценой киловатта установленной мощности в 2200$, сегодня же речь идет о 9 миллиардах евро и стоимости порядка 6000$ за киловатт. EPR с треском проиграл тендер в ОАЭ (корейским конкурентам)Разрез ядерного здания EPR-1600. Слева и ниже реактора видна ловушка раслпава. Впрочем, проблема стройки в Олкилуото не относится к чисто техническим моментам. Например, большую роль сыграл тот факт, что Framatome/Areva не имела опыта строительства АЭС - только проектирования реакторных установок и надзора за их строительством. С учетом жесточайшего контроля за качеством строительства со стороны STUK такая диспозиция стала источником большинства проблем проекта. Каждая задержка в основном прямо адресовалась к неадекватному контролю субподрядчиков, несоблюдению контроля качества, другими управленческими недоработками. Хватало и новизны и неотработанности систем и оборудования, особенно с учетом того, что пусконаладку приходилось делать не на “домашней” площадке, а в Финляндии. Установка парогенераторов в ОлкилуотоВ принципе, можно оценить важность “строительных умений” в проектах АЭС - первый бетон Олкилуото 3 произошел в августе 2005, Фламавиль 3 - в январе 2007, Тайшань 1 - в  октябре 2009, при этом к загрузке топлива все эти реакторы, возможно, приступят в этом году. Как я уже упомянул - колоссальные задержки и перерасходы привели к банкротству компании Areva, которая, впрочем, была спасена французским правительством от закрытия. Areva и ее заказчики не потеряли ни одной строящейся АЭС, в отличии от американского Westinghouse. Это играет на руку EPR-1600 при участии в будущих тендерах. С другой стороны реальный ценник на EPR оказался настолько велик, что не понятно, какой из операторов в здравом уме подпишется на этот реактор. Так, символом запредельной дороговизны нового европейского атома стала АЭС Hinkley Point C, где с прошлого года сооружается 2 блока EPR-1600. Стоимость этой двухблочной АЭС должна составить 20,3 млрд фунтов или  28 млрд долларов. Впрочем, эта стоимость оценена в фунтах 2025 года, а не сегодняшних (т.е. реальная стоимость процентов на 10-15 меньше), и по видимому задрана максимально для получения значительных субсидий от правительства Великобритании. Но все равно стоимость запредельная, приводящая к стоимости мегаватт*часа в 130 долларов - примерно на уровне ВИЭ-конкурентов с аккумуляторами. Строительство ведет французский EDF, а инвесторами (кроме EDF) выступают китайские и британские фонды и фирмы. Кстати, для второй британской АЭС Sizewell, где также планируется строительство 2 EPR обещают снижение цены на 20%, т.е. до 105 долларов за МВт*ч, что все равно мрачно для конкурентноспособности EPR. Проектное изображение АЭС Hincley Point C. В настоящий момент (апрель 2018) уже выполняет бетонирование фундамента HPC и можно осторожно расчитывать, что первый блок здесь будет пущен в ближайшие 10 лет.Кроме поддерживающей на плаву свои атомные умения Великобритании перспективы по строительству АЭС  есть в Индии. 6-и(!) блочная АЭС Джайтапур должна стать самой мощной в мире, если будет когда-либо построена. Достаточно ли это для поддержания проекта на плаву? В принципе да, 10 блоков на перспективу, плюс возможные в будущем новые стройки в Европе (в той же Франции) - это 15-20 лет работы. Однако довольно очевидно, что амбиции 20 летней давности были гораздо больше. Полностью проигранный американский рынок, где никому не нужны атомные мегаватт*часы по 100+ долларов, сложности с конкуренцией в тендерах (Например в Турции или ОАЭ, где французы проиграли более гибким и дешевым корейцам) привели к попытке создать более простой, дешевый и быстровозводимый реактор Atmea-1, однако эта попытка пришлась на постфукусимский шок и банкротсво Areva, и фактически тоже провалилась. Загрузка ядерного топлива в открытый реактор Тайшань-1 - начало эксплуатации реакторов EPR-1600Могла ли судьба EPR сложится по другому? Безусловно да. Если бы в 2000х годах Франция бы продолжила наращивать группировку реакторов по каким-то причинам (например, на фоне общеевропейского роста энергопотребления или пришествия электротранспорта), и EPR бы был построен дома в количестве 10-15 штук, он мог бы получится значительно дешевле и интереснее для экспорта. Остается только пожалеть, что такой мощный и продвинутый реактор появился не в то время или не в том месте.P.S. Пока я долго дописывал эту статью, появилась информация, что 25 апреля так же началась загрузка ядерного топлива в 1 блок АЭС Саньмэнь - аналогично с героем этой статьи это первый физпуск AP-1000. В очередной раз китайцы опередили "доноров" технологии со скоростью реализации проекта.P.P.S. На форуме атоминфо появились цифры стоимости китайских EPR "CGN дала текущую оценку стоимости двух блоков Тайшаня с EPR. 71,38 миллиардов юаней за два блока (грубо 11,25 млрд долларов).Перерасход по сравнению с первоначальной сметой - 40%. Конкуренты не верят, что это окончательная сумма. Наиболее неблагоприятные для CGN оценки составляют до 110 млрд юаней за два блока (свыше 17,3 млрд долларов)."