Новости

Китай активно работает над проектами реакторов малой мощности. О некоторых деталях китайской малой программы рассказал в июне 2013 года на совещании в МАГАТЭ доктор Mingguang ZHENG, представляющий шанхайский институт SNERDI.

Проект CAP-150

Потенциальный рынок для АСММ в Китае относят к числу гибких. По мнению докладчика, малая атомная технология будет особенно хороша для районного теплоснабжения, замещения тепловых станций малой мощности, снабжения электроэнергией и пресной водой островных территорий, а также для морского транспорта и морских платформ.

Два реализованных реакторных проекта в Китае можно отнести к категории малых. Это CNP-300, установленный на первом китайском энергоблоке "Циньшань-1" и продаваемый в Пакистан, а также быстрый натриевый реактор CEFR с тепловой мощностью 65 МВт и электрической 20 МВт(эл.).

Институт SNERDI и его головная организация компания SNPTC ведут разработку реактора CAP-150. Докладчик не стал акцентировать внимание, но известно, что SNPTC была создана для локализации технологии AP-1000 в Китае, и разрабатываемые ею модифицированные клоны большой мощности также носят наименование CAP.

Проект CAP-150 представляет собой малый модульный реактор, использующий "самую современную технологию PWR". Назначение CAP-150 - осуществлять энерго- и теплоснабжение удалённых регионов.

По сравнению с существующими реакторами III поколения, его конструкция упрощена, а безопасность повышена. При этом разработчики проекта декларируют его хорошую проработанность с инженерной точки зрения, благодаря использованию опробованных технологических решений.

Тепловая мощность реактора составляет 450 МВт, электрическая - 150 МВт(эл.). Проектный срок службы - 80 лет. Перегрузка осуществляется раз в три года. Коэффициент готовности блока - порядка 95%.

Диаметр активной зоны - 2,06 метра, высота активной зоны - 2,9 метров. Давление в первом контуре - 13 МПа. Циркуляцию в первом контуре обеспечивают восемь насосов. В проекте используется восемь парогенераторов с U-образными трубками.

В случае тяжёлой аварии установка способна выжить без вмешательства оператора в течение более семи суток. Сейсмостойкость обеспечена при воздействиях на уровне грунта 0,3g. Проект блока обеспечивает защиту от заводнений.

Активная зона состоит из 69 топливных сборок.В качестве возможного топлива для CAP-150 докладчик назвал кассеты FA300-3 и FA300-4.

Сборки FA300-3 использовались на блоках с CNP-300 в период с 2000 по 2005 годы. В них применён так называемый оптимизированный сплав Zr-4 для материалов оболочек и добавлен антидебризный фильтр.

Сборка FA300-4 - следующая разработка китайских специалистов. В ней применён цирконий-ниобиевый сплав вместо Zr-4, а также увеличен размер зерна в топливной таблетке. Ранее (2011 год) утверждалось, что достигаемая глубина выгорания для FA300-4 составляет 40 ГВт×сут/т, однако докладчик привёл другую величину - 50 ГВт×сут/т.

CAP-150.
 

Предварительные результаты вероятностного анализа безопасности показывают, что величина ЧПАЗ для реактора будет менее 3,47×10^-8 на реакторо-год (докладчик не пояснил, откуда такая точность - два знака после запятой).

Показатель LERF (частота раннего выброса радиоактивных веществ за пределы защитной оболочки) для реактора CAP-150 равен 10^-10 на реакторо-год.

В докладе были приведены также экономические показатели CAP-150 в сравнении с проектом CAP-1400.

Удельная стоимость строительства CAP-150 оценивается как более 5000 долларов за установленный киловатт, в то время как для CAP-1400 она приблизительно равна 3000 долларам.

Стоимость отпускаемой электроэнергии для CAP-150 будет менее 9 центов за кВт×час. Для блока с CAP-1400 докладчик назвал величину менее 7 центов за кВт×час.

Проект CAP-FNPP

Параллельно в SNERDI/SNPTC ведётся разработка проекта плавучей АСММ с реактором CAP-FNPP.

Китайская плавучая станция будет основана на компактном малом модульном реакторе. Поставлена задача скорейшего внедрения плавучей атомной энергетики, так что выбор при создании реактора должен быть сделан в пользу опробованных технологий.

CAP-FNPP - водо-водяной корпусной реактор с пассивными системами безопасности. Принципиальное требование к проекту - компактность. Назначение - производство электроэнергии и пресной воды. Сроки строительства - менее трёх лет.

Тепловая мощность реактора составляет 200 МВт, электрическая - 40 МВт(эл.). Выбран метод полной перегрузки активной зоны раз в пять лет. Проектный срок службы - 60 лет.

Диаметр активной зоны - 2,04 метра, высота активной зоны - 2 метра. Давление в первом контуре - 15,5 МПа. Циркуляцию в первом контуре обеспечивают два насоса. В проекте используется два парогенератора с U-образными трубками.

В качестве топлива выбрана укороченная квадратная топливная сборка 17×17. Активная зона собирается из 57 ТВС.

В случае тяжёлой аварии установка способна выжить без вмешательства оператора в течение более семи суток.

CAP-FNPP 

Проект ACP-100

Докладчик привёл некоторые данные по проекту АСММ ACP-100. Следует учесть, что проект разрабатывается корпорацией CNNC, которая является конкурентом SNPTC, которой, в свою очередь, принадлежит институт докладчика (SNERDI).

Проект ACP-100 - это интегральный легководный реактор под давлением. Его назначение - комбинированное производство тепла, электроэнергии и пресной воды. Как утверждается, разработка проекта должна быть завершена в 2013 году, а строительство первого блока начнётся в 2014 году.

Модель ACP-100 

Тепловая мощность реактора (одного модуля) составляет 310 МВт, электрическая - 100 МВт(эл.). Количество модулей на площадке варьируется от двух до шести. Коэффициент готовности блока - порядка 95%.

Максимальная проектная производительность одного модуля по теплу составляет 1000 ГДж/ч. Максимальная проектная производительность модуля по пару - 420 т/ч.

В проект включены пассивная система охлаждения активной зоны и пассивная система отвода остаточного энерговыделения. В докладе не было указано, чем конкретно данные системы отличаются друг от друга функционально.

Перегрузка производится раз в два года, проектный срок службы - 60 лет. Сроки строительства - менее трёх лет. ЧПАЗ менее 10^-5 на реакторо-год, показатель LERF - менее 10^-6 на реакторо-год. Контейнмент реактора - стальной.

Диаметр и высота активной зоны в докладе не приводятся. Давление в первом контуре - 15 МПа. Циркуляцию в первом контуре обеспечивают четыре насоса. В проекте используется 18 парогенераторов OTSG (once-through steam generators).Интересно отметить, что в США подобные парогенераторы предлагает компания B&W.

Китайский ВТГР

Если перечисленные выше CAP-150, CAP-FNPP и ACP-100 остаются бумажными проектами, то высокотемпературный реактор HTR-PM находится на стадии строительства. Это блок №1 АЭС "Shidao Bay".

Реактор разработан в университете Синьхуа. За строительство блока, как записано в базе PRIS, отвечает компания "Huaneng Shandong Shidao Bay Nuclear Power Company, Ltd.".

Разрешение на сооружение первого блока с HTR-PM было выдано регуляторами 4 декабря 2012 года. Датой укладки первого бетона докладчик назвал 21 декабря 2012 года, хотя в базе PRIS датой начала строительства считается 9 декабря 2012 года.

Согласно графику, первый блок с HTR-PM должен быть подключён к сети в 2017 году.

Блок состоит из двух модулей на одну турбину. Электрическая мощность каждого модуля - 100 МВт(эл.); соответственно, мощность блока - 200 МВт(эл.).

Как и в большинстве других проектов ВТГР, в китайских реакторах принята схема перегрузки на ходу. Топливо - шаровое, TRISO. Всего в активной зоне во время работы будет находиться 420 тысяч топливных элементов.

Реактор HTR-PM обладает внутренне присущей безопасностью (inherent safety). По утверждению создателей, при тяжёлых авариях блок с HTR-PM не нуждается во внешних средствах для сохранения живучести.

Теплоноситель - гелий, прокачиваемый через активную зону газодувками (по одной на модуль). Диаметр активной зоны - 3 метра, высота - 11 метров. Парогенератор - один на модуль, гелиевый вариант OTSG. Температура пара - 566°C.

Сотрудничество SNPTC и "Westinghouse"

Докладчик вкратце остановился на сотрудничестве компаний SNPTC и "Westinghouse" по направлению малых реакторов.

2 мая 2013 года китайская и японо-американская компании подписали соглашение о понимании, в котором договорились о сотрудничестве при создании малых реакторов.

Докладчик отметил, что речь пойдёт о малых реакторах наземного базирования с мощностью менее 300 МВт(эл.).

Назначение совместно создаваемых малых реакторов будет многофункциональным.

Особое требование к реакторным установкам - они должны быть легко транспортируемы по железной дороге.

Проблемы малой энергетики

Докладчик перечислил проблемы, которые, по его мнению, могут сдерживать развитие малых реакторов в КНР.

Так как мощность малых реакторов невысока (и для удовлетворения потребностей понадобится строить много таких блоков), то величина "удельной" ЧПАЗ на установленный киловатт будет близка к показателям легководных реакторов III поколения.

Поэтому, как считает докладчик, перспективы развития АСММ в Китае будут во многом зависеть от того, удастся ли им достичь "революционных улучшений" в области ядерной безопасности.

Для целей применения АСММ в региональном теплоснабжении необходимо обеспечить проектными средствами отсутствие зависимости выживаемости блока при тяжёлой аварии от помощи извне (по всей видимости, имеется в виду выживаемость реакторной установки в условиях длительной потери внешнего питания и т.п.).

Но ядерный реактор есть ядерный реактор, и насколько возможна практически реализация такого подхода, задаётся вопросом докладчик.

Система лицензирования в КНР не готова к рассмотрению малых реакторов. В настоящее время, разрабатываемые в Китае проекты АСММ анализируются по тем же методикам, что и большие реакторы. Например, проект ACP-100 рассматривается как установленный на площадке большой АЭС. При этом теряются многие преимущества малой энергетики, в частности, её гибкость.

Наконец, экономически малые реакторы проигрывают большим собратьям по ряду принципиальных показателей. Так, они дороже по стоимости установленного киловатта и отпускаемого киловатт-часа.

Известное преимущество малой энергетики - пониженный "порог", то есть, более низкая стоимость строительства блока - для условий Китая не является определяющим, так как владельцы АЭС в народной республике имеют облегчённый доступ к получению финансовых ресурсов.

В то же время, полагает докладчик, для таких государств, как Соединённые Штаты, пониженный порог может стать важным фактором в пользу АСММ.