Это довольно эпохальное событие, хотя говоря про первую установку проекта 3+ Росатом лукавит - кореец APR-1400, первый блок которого вышел на МКУ в январе этого года, тоже можно отнести к поколению 3+ (а можно и не относить из-за отсутствия ловушки расплава - вопрос дискуссионный). Тем не менее это очень редкий случай, когда Россия оказывается на острие прогресса в какой-то высокотехнологичной отрасли.
Давайте посмотрим повнимательнее на ВВЭР-1200. Прежде всего, я уже писал новости про запущенный блок, а так же рассказывал про перевозку корпуса ВВЭР-1200 для Белорусской АЭС. Что же нового в этом проекте?
ВВЭР-1200 - это эволюционный проект, вышедший из вариантов ВВЭР-1000, которые строились для зарубежных заказчиков в 90х и 2000х: Бушерская АЭС, АЭС Кунданкулам, АЭС Тяньвань. Каждый параметр реактора постарались слегка улучшить, а так же внедрить множество "модных" систем безопасности, позволяющих снизить вероятность выхода радиации при любых авариях и их сочетаниях за пределы герметичного реакторного отделения - контейнмента.
3д модель реакторного отделения. Обратите внимание на двойную герметичную оболочку контейнмента- один из признаков поколения 3+
ВВЭР-1200 отличается повышенной на 20% мощностью при примерно тех же размерах оборудования, сроком службы в 60 лет, возможность маневра мощностью в интересах энергосистемы, высоким КИУМ, возможностью работать 18 месяцев без перегрузки топлива и другими улучшенными удельными показателями. Впрочем, все это с лихвой компенсируется бОльшей стоимостью блока.
Как достигается увеличение мощности? Повышением давления, температуры первого контура, энергонапряженностью твэлов, увеличением расхода воды через активную зону. При этом незначительное - всего на 8 градусов поднятие температуры воды на выходе из АЗ позволяет добавить 10% к давлению пара на турбине, 20% мощности и поднять КПД с 33 до 35
Здесь ВВЭР-1200 - это В-392М, а остальное - предшественники
Для улучшения надежности оборудования и обеспечения 60 летнего срока службы были использованы улучшенные материалы и слегка раздуты габариты, которые, впрочем, в основном ограничиваются необходимостью обеспечить перевозку по ЖД. Довольно много переделок коснулось внутренних элементов реактора (шахты, выгородки, блока защитных труб, датчиков), как в целях улучшения контроля различных аварий, так и для обеспечения все тех же 60 лет срока службы.
Корпус реактора ВВЭР-1200 (В-392М) - на 300 мм длиннее и на 100 мм "жирнее" ВВЭР-1000.
Парогенератор слегка увеличен в размерах.
В крышке реактора сделано больше проходок для системы управления и защиты - это нужно для маневрирования мощностью по запросам энергосистемы и для, в перспективе, использования МОКС топлива.
Компоновка реакторной установки осталась практически без изменений, здесь улучшения тоже эволюционные. 4 петли охлаждения с парогенератором, главным циркуляционным насосом (ГЦН), компенсатор давления, сбросная и аварийная арматура на паропроводах, емкости системы аварийного охлаждения активной зоны (САОЗ) реактора.
Компоновка реакторной установки. Кроме реактора в нее входит масса всяких железяк.
То же самое, только картинка красивее. В самом низу изображен бак системы подачи раствора борной кислоты в первый контур, как одна из систем глушения реактора.
Интересны емкости САОЗ. Это тоже емкости с холодной борной кислотой под давлением, в нормальной эксплуатации закрытые обратным клапаном. В случае разрыва корпуса или трубопроводов они обеспечивают ввод борной кислоты в реактор, глуша его и обеспечивая охлаждение. Обратите внимание, что трубы от них подходят ниже уровня главных циркуляционных петель - это сделано, что бы в случае разрыва подаваемая борная кислота не выливалась просто так через образовавшееся отверстие.
Емкость САОЗ в реальности выглядит вот так.
А так - в реакторном зале ВВЭР-1200 НВАЭС (большие цилиндрические баки на заднем фоне)
В итоге параметры реакторной установки получились такими:
Если посмотреть на выгорание топлива, то можно убедится, что оно крайне высоко. Поэтому топливо под реактор тоже разработано новое - с большим обогащением (среднее - 4,85, максимальное - 4,95% U235), увеличенным по возможности содержанием урана в ТВС (его количество в ТВС практически такого же размера поднято с 506 до 546 кг), новой технологией изготовления таблетки. Подробности про разработку этого топлива можно прочитать здесь.
ТВС в центре - "ТВС-2М" является базисом, на котором разработано топливо ВВЭР-1200
Кроме улучшения удельных характеристики энергоблока, осовременивания эксплуатации большой упор сделан во внедрении различных систем безопасности. У проектировщиков есть вот такая картинка внедренных элементов:
Здесь красное - это герметичное ограждение, синие - полностью пассивные системы, работающие не зависимо от наличия питания и действий операторов, а зеление - активные системы, зависящие от тех и других. Здесь интересно выделить ловушку расплава, систему СПОТ, спринклеры и пассивные катализаторы рекомбинации водорода. Начнем с последних:
Как известно авария на Фукусиме приобрела совсем тяжелый характер, когда в блоках начала взрываться кислородно-водородная смесь. Водород при этом появляется при протекании пароциркониевой реакции - окислении горячего (>800C) циркония ядерного топлива водяным паром. Для того, что бы не допустить накопления водорода, на современных АЭС ставят такие крайне высокотехнологичные устройства:
Представляющие собой простой пустой шкаф с катализатором внизу, который вызывает беспламенное сгорание водорода в кислороде. Выделяющееся тепло вызывает тягу, которая довольно быстро продувает через такие шкафы весь объем водородосодержащей атмосферы внутри контейнмента.
Следующим интересным нововведением является СПОТ - система пассивного отвода тепла. Опять же возвращаясь к Фукусиме - водород там выделился после того, как большая часть воды в реакторе выкипела (пока операторы нерешительно думали, что же делать дальше), а оставшееся топливо начало плавится теплом радиоактивного распада осколков деления урана (в первые часы мощность этого распада достигает 0,5-1% мощности реактора перед глушением, т.е. десятки мегаватт). Что бы этого не случилось, надо отводить тепло, и делать это по видимому независимо от действий персонала. Система СПОТ представляет собой теплообменники, погруженное в первый контур реактора и отводящие тепло в атмосферу
Схема СПОТ
При этом тепло от реактора в парогенераторы отводится естественной циркуляцией воды. Сами теплообменники с воздухом выглядят так:
А тяговые шахты вот так:
Кстати, у второй строящейся Российской АЭС с реакторами ВВЭР-1200 (ЛАЭС) пассивное отведение тепла осуществляется в здоровенный бак с водой, откуда она потихоньку испаряется.
Спринклерная система предназначена для снижения давления пара при разрыве первого контура. Сочетание охлаждения пара спринклерами с объемом герметичного отделения реактора позволяет даже в случае разрыва корпуса реактора удержать все содержимое внутри, не давая ему выйти наружу.
Наконец, ловушка расплава является последней линией обороны против аварий с потерей охлаждения, какие мы видели на Фукусиме и Три-майл Айленд. Это специальная емкость, установленная под реактором, в которой расположена "жертвенная" засыпка-разбавитель. В эту емкость должено стечь расплавленное топливо, если все же системы охлаждения не удержали его в нормальном состоянии в реакторе. Некоторые разработчики реакторов предпочитают при этом пытаться удержать расплавленное топливо внутри корпуса реактора путем интенсивного его охлаждения, однако нет 100% уверенности, что это возможно для мощностей больше 1 гигаватта.
Схема ловушки расплава ВВЭР-1200
Установка корпуса ловушки расплава
Давайте посмотрим повнимательнее на ВВЭР-1200. Прежде всего, я уже писал новости про запущенный блок, а так же рассказывал про перевозку корпуса ВВЭР-1200 для Белорусской АЭС. Что же нового в этом проекте?
ВВЭР-1200 - это эволюционный проект, вышедший из вариантов ВВЭР-1000, которые строились для зарубежных заказчиков в 90х и 2000х: Бушерская АЭС, АЭС Кунданкулам, АЭС Тяньвань. Каждый параметр реактора постарались слегка улучшить, а так же внедрить множество "модных" систем безопасности, позволяющих снизить вероятность выхода радиации при любых авариях и их сочетаниях за пределы герметичного реакторного отделения - контейнмента.
3д модель реакторного отделения. Обратите внимание на двойную герметичную оболочку контейнмента- один из признаков поколения 3+
ВВЭР-1200 отличается повышенной на 20% мощностью при примерно тех же размерах оборудования, сроком службы в 60 лет, возможность маневра мощностью в интересах энергосистемы, высоким КИУМ, возможностью работать 18 месяцев без перегрузки топлива и другими улучшенными удельными показателями. Впрочем, все это с лихвой компенсируется бОльшей стоимостью блока.
Как достигается увеличение мощности? Повышением давления, температуры первого контура, энергонапряженностью твэлов, увеличением расхода воды через активную зону. При этом незначительное - всего на 8 градусов поднятие температуры воды на выходе из АЗ позволяет добавить 10% к давлению пара на турбине, 20% мощности и поднять КПД с 33 до 35
Здесь ВВЭР-1200 - это В-392М, а остальное - предшественники
Для улучшения надежности оборудования и обеспечения 60 летнего срока службы были использованы улучшенные материалы и слегка раздуты габариты, которые, впрочем, в основном ограничиваются необходимостью обеспечить перевозку по ЖД. Довольно много переделок коснулось внутренних элементов реактора (шахты, выгородки, блока защитных труб, датчиков), как в целях улучшения контроля различных аварий, так и для обеспечения все тех же 60 лет срока службы.
Корпус реактора ВВЭР-1200 (В-392М) - на 300 мм длиннее и на 100 мм "жирнее" ВВЭР-1000.
Парогенератор слегка увеличен в размерах.
В крышке реактора сделано больше проходок для системы управления и защиты - это нужно для маневрирования мощностью по запросам энергосистемы и для, в перспективе, использования МОКС топлива.
Компоновка реакторной установки осталась практически без изменений, здесь улучшения тоже эволюционные. 4 петли охлаждения с парогенератором, главным циркуляционным насосом (ГЦН), компенсатор давления, сбросная и аварийная арматура на паропроводах, емкости системы аварийного охлаждения активной зоны (САОЗ) реактора.
Компоновка реакторной установки. Кроме реактора в нее входит масса всяких железяк.
То же самое, только картинка красивее. В самом низу изображен бак системы подачи раствора борной кислоты в первый контур, как одна из систем глушения реактора.
Интересны емкости САОЗ. Это тоже емкости с холодной борной кислотой под давлением, в нормальной эксплуатации закрытые обратным клапаном. В случае разрыва корпуса или трубопроводов они обеспечивают ввод борной кислоты в реактор, глуша его и обеспечивая охлаждение. Обратите внимание, что трубы от них подходят ниже уровня главных циркуляционных петель - это сделано, что бы в случае разрыва подаваемая борная кислота не выливалась просто так через образовавшееся отверстие.
Емкость САОЗ в реальности выглядит вот так.
А так - в реакторном зале ВВЭР-1200 НВАЭС (большие цилиндрические баки на заднем фоне)
В итоге параметры реакторной установки получились такими:
Если посмотреть на выгорание топлива, то можно убедится, что оно крайне высоко. Поэтому топливо под реактор тоже разработано новое - с большим обогащением (среднее - 4,85, максимальное - 4,95% U235), увеличенным по возможности содержанием урана в ТВС (его количество в ТВС практически такого же размера поднято с 506 до 546 кг), новой технологией изготовления таблетки. Подробности про разработку этого топлива можно прочитать здесь.
ТВС в центре - "ТВС-2М" является базисом, на котором разработано топливо ВВЭР-1200
Кроме улучшения удельных характеристики энергоблока, осовременивания эксплуатации большой упор сделан во внедрении различных систем безопасности. У проектировщиков есть вот такая картинка внедренных элементов:
Здесь красное - это герметичное ограждение, синие - полностью пассивные системы, работающие не зависимо от наличия питания и действий операторов, а зеление - активные системы, зависящие от тех и других. Здесь интересно выделить ловушку расплава, систему СПОТ, спринклеры и пассивные катализаторы рекомбинации водорода. Начнем с последних:
Как известно авария на Фукусиме приобрела совсем тяжелый характер, когда в блоках начала взрываться кислородно-водородная смесь. Водород при этом появляется при протекании пароциркониевой реакции - окислении горячего (>800C) циркония ядерного топлива водяным паром. Для того, что бы не допустить накопления водорода, на современных АЭС ставят такие крайне высокотехнологичные устройства:
Представляющие собой простой пустой шкаф с катализатором внизу, который вызывает беспламенное сгорание водорода в кислороде. Выделяющееся тепло вызывает тягу, которая довольно быстро продувает через такие шкафы весь объем водородосодержащей атмосферы внутри контейнмента.
Следующим интересным нововведением является СПОТ - система пассивного отвода тепла. Опять же возвращаясь к Фукусиме - водород там выделился после того, как большая часть воды в реакторе выкипела (пока операторы нерешительно думали, что же делать дальше), а оставшееся топливо начало плавится теплом радиоактивного распада осколков деления урана (в первые часы мощность этого распада достигает 0,5-1% мощности реактора перед глушением, т.е. десятки мегаватт). Что бы этого не случилось, надо отводить тепло, и делать это по видимому независимо от действий персонала. Система СПОТ представляет собой теплообменники, погруженное в первый контур реактора и отводящие тепло в атмосферу
Схема СПОТ
При этом тепло от реактора в парогенераторы отводится естественной циркуляцией воды. Сами теплообменники с воздухом выглядят так:
А тяговые шахты вот так:
Кстати, у второй строящейся Российской АЭС с реакторами ВВЭР-1200 (ЛАЭС) пассивное отведение тепла осуществляется в здоровенный бак с водой, откуда она потихоньку испаряется.
Спринклерная система предназначена для снижения давления пара при разрыве первого контура. Сочетание охлаждения пара спринклерами с объемом герметичного отделения реактора позволяет даже в случае разрыва корпуса реактора удержать все содержимое внутри, не давая ему выйти наружу.
Наконец, ловушка расплава является последней линией обороны против аварий с потерей охлаждения, какие мы видели на Фукусиме и Три-майл Айленд. Это специальная емкость, установленная под реактором, в которой расположена "жертвенная" засыпка-разбавитель. В эту емкость должено стечь расплавленное топливо, если все же системы охлаждения не удержали его в нормальном состоянии в реакторе. Некоторые разработчики реакторов предпочитают при этом пытаться удержать расплавленное топливо внутри корпуса реактора путем интенсивного его охлаждения, однако нет 100% уверенности, что это возможно для мощностей больше 1 гигаватта.
Схема ловушки расплава ВВЭР-1200
Установка корпуса ловушки расплава
Реактор выведен на минимальную контролируемую мощность 20 мая 2016г.
Комментарии
Спасибо. Очень информативная статья.
Действительно такое соотношение электрической и теплофикационной мощности? Мне всегда казалось, что тепла выделяется больше. Впрочем, не знаю, не эксперт.
тоже не понял
там дальше по тексту уже правильно 3000МВт тепловой
Это возможность отборов пара на отопление. Сбросное тепло слишком холодное для отопления.
скорее всего имеется ввиду возможность отопления
там по отоплению тоже 1000мвт легко
теплофикационная мощность это отопление. Разрабочикам все таки видней сколько.
На отопление идёт тепло после турбины, так что на правду похоже.
Проекты революционны. Но и прогресс в области атом строя не стоит на месте. Сегодня ВВЭР выгоден как и газотурбинные электростанции (из-за стоимости топлива в обоих случаях). Но это проекты на века(до 60 лет), а не на 5-10 лет. ИМХО никто не стал бы покупать смартфон на 60 лет вперед, если бы точно знал, что через год выйдет новое поколения смартфонов.
Кстати США и Китай намеренно замедляют переход на новый тех.процесс в коммуникаторах и компьютерах т. к. спрос совершенно не поспевает за разработками и не окупает их. Маркетинг не велит ускорять прогресс. А команды сверху никто не дает. И за замедление прогресса и картельный сговор никто из Европы - США-Китай не штрафует.
Хорошо что в атом строе есть минимальная конкуренция. Иначе давно был бы сговор как у произодителей железа к свистоперделкам. Или уже поздно об этом говорить?
Не корректные ваши сравнения.
Нельзя сравнивать b2c и b2b. Разные механизмы там действуют.
1
спасибо, отрадно знать, что наукоемкие технологии успешно развиваются!
Интересно, а в каких ВСЕХ ДРУГИХ высокотехнологичных отраслях Россия пасет задних?
я думаю это сарказм автора, он тут писал род ником Лектор, если хотите спросите у него в жж. ссылка есть в статье.
Ну так зайдите на geektimes. Там толпы задротов-псевдоайтишников фапают на тесту и ипхоне. А что для них какой-то там реактор? Вот спэйсикс - это да! Постоянные мантры про коррупцию и все пропало тоже.
Ну так с Маском себя "средний айтишник" может в мечтах проассоциировать, а вот с росатомовским управленцем - нет. Фапают на те области, где возможен выдающийся личный успех, а не общественный.
Статья не без ошибок конечно, но в целом более менее автор угадал. :) Блок вообще тяжело дался, особенно в области АСУТП, и это большая победа.