Больше чем ВВЭР

Эксперты на очередной Международной научно-технической конференции (МНТК) «Росэнергоатома» в конце мая обсудили развитие атомной энергетики и перспективы перехода к замкнутому топливному циклу.
Стратегию концерна представил генеральный директор Андрей Петров. Основной бизнес «Росэнергоатома» — эксплуатация АЭС. В российском ядерном парке уже работают два блока поколения III+ — на Нововоронежской и Ленинградской станциях. Они построены по проекту «АЭС‑2006». На Курской АЭС‑2 недавно началось сооружение блоков по проекту ВВЭР-ТОИ (усовершенствованный «АЭС‑2006»). Технология водо-водяных реакторов будет развиваться, отметил Андрей Петров. Так, с учетом опыта пуска блоков поколения III+ будет скорректирован проект ВВЭРТОИ. «Нужен апгрейд некоторых элементов. Кардинально проект не меняется», — уточнил первый заместитель генерального директора «Росэнергоатома» по эксплуатации АЭС Александр Шутиков.
Затем планируется разработка проектов ВВЭР-С и ВВЭР-СКД. О них рассказал в своем докладе генеральный конструктор ОКБ «Гидропресс» Владимир Пиминов.
Доработка проекта ВВЭРТОИ повысит его привлекательность, прежде всего с точки зрения экономики. Например, для сокращения капитальных затрат ведется работа по снижению металлоемкости оборудования, создаются системы активной защиты оборудования при сейсмических нагрузках. Важный момент в совершенствовании технологии ВВЭР, как отметил Владимир Пиминов, — возможность применения МОКС-топлива.
В среднесрочной перспективе планируется разработка реактора со спектральным регулированием — того самого ВВЭР-С. Это позволит решить ряд задач. Среди них повышение эффективности использования топлива, отказ от регулирования бором.
Долгосрочная перспектива — разработка ВВЭР-СКД, реактора со сверхкритическими параметрами. КПД такой установки может быть 45 %, коэффициент воспроизводства топлива — приближен к единице. Для замкнутого ядерного топливного цикла такие установки будут очень эффективны, уверены в «Гидропрессе». Однако по ВВЭРСКД предстоит еще много НИОКР. «Росатом» планирует вести эту работу в рамках международной программы Generation IV.
«Это очень красивая идея — перевести ВВЭР на сверхкритические параметры», — говорит советник гендиректора «Росатома» Владимир Асмолов. На НИОКР по этой теме тратили 40–50 млн рублей в год. В рамках Generation IV будет вложено 2 млн евро (почти 150 млн рублей). Нужны исследования в материаловедении, изучение теплофизических свойств. «Мы считаем, что такой блок может появиться через 20–25 лет», — добавил Владимир Асмолов.
Есть эффект
Программу повышения эффективности станций «Росэнергоатома» представил Александр Шутиков. Она включает в себя модернизацию, повышение мощности и КПД блоков, оптимизацию топливного цикла и ремонтной кампании. Концерн за последние 10 лет продлил срок эксплуатации 25 блоков — это сохранило 18 ГВт установленной мощности. Продлевается срок эксплуатации трех блоков-миллионников — двух на Балаковской АЭС и одного на Смоленской. Работы на первом блоке Балаковской АЭС почти закончены, остался обжиг корпуса реактора. Закончены НИОКР, создан экспериментальный стенд — по сути, настоящий корпус реактора. Александр Шутиков говорит, что обжиг должны провести в этом году.
«Росэнергоатом» также занимается повторным продлением ресурса блоков с ВВЭР‑440 на Кольской и Нововоронежской АЭС. «Мы не просто продлеваем. Мы повышаем их безопасность», — делает акцент Александр Шутиков.
Что касается увеличения мощности, то на всех ВВЭР‑1000 она уже достигла 104 % номинальной. Несколько лет назад концерн начал изучать возможность снова повысить мощность. «Мы с помощью главного конструктора и научного руководителя получили обоснование повышения мощности до 110 %. Но после анализа поняли, что оптимальный уровень — 107 %», — рассказывает Александр Шутиков. Пилотный проект — блок № 4 Балаковской АЭС: в 2019 году планируется выход на опытно-промышленную эксплуатацию с повышенной мощностью. Решения будут приниматься по каждому блоку отдельно.
Оптимизация топливных циклов предполагает переход на 18-месячную кампанию (сейчас — 12 месяцев), а в перспективе — на 24 месяца.
На повышении эффективности работы турбоустановок концерн рассчитывает получить еще 400 МВт мощности.
Еще одна актуальная задача — вывод из эксплуатации станций, исчерпавших свой ресурс. По данным концерна, к 2030 году в России будет остановлено 19 энергоблоков, еще восемь будут в стадии вывода из эксплуатации.
«Росэнергоатом» уделяет большое внимание подготовке персонала для АЭС — российских и построенных российскими атомщиками за рубежом. В прошлом году на базе обнинского ЦИПК была создана Техническая академия. До 2030 года там подготовят более 7,5 тыс. специалистов.
Что касается новых видов бизнеса, тут концерн делает ставку на атомно-водородную энергетику — высокотемпературный реактор, а также на реакторы малой и средней мощности.
Компоненты замыкания
Основная задача атомной энергетики на ближайшее столетие — замыкание ядерного топливного цикла. По какому сценарию оно будет идти — по-прежнему вопрос дискуссионный.
Предполагается, что по крайней мере на промежуточном этапе сложится двухкомпонентная система с тепловыми и быстрыми реакторами. По оценке «Росэнергоатома», к 2035 году в России должны появиться опытно-промышленные энергоблоки с тепловыми и быстрыми реакторами — адаптированные под двухкомпонентную систему.
Двухкомпонентная система решит проблему ограниченности ресурсов урана. Заместитель гендиректора ФЭИ Андрей Гулевич рассказал, что есть прогноз, по которому с учетом планов строительства АЭС дефицит урана возникнет после 2050 года.
Пока тепловые реакторы производят только электроэнергию. Быстрые способны воспроизводить топливо, вдобавок в ЯТЦ можно будет вовлечь отвальный уран‑238. «Это уже энергетическая система, компоненты которой не просто механически связаны, а выполняют разные функциональные роли», — поясняет Андрей Гулевич.
Сторонники двухкомпонентной системы считают, что необходимо развивать реакторы с натриевым теплоносителем, чтобы они работали вместе с ВВЭР. Тогда как в рамках проекта «Прорыв» «Росатом» разрабатывает реактор со свинцовым теплоносителем — БРЕСТ, который не вписывается в двухкомпонентную систему.
Команда «Прорыва» обещает, что БРЕСТ безопаснее и эффективнее существующих установок. «Если это будет доказано на практике, значит, БРЕСТ займет нишу ВВЭР», — сказал Владимир Асмолов. Однако пока натриевые реакторы ведут в счете: работают БН‑600 и БН‑800 на Белоярской АЭС, совершенствуется проект БН‑1200, который по эффективности должен быть сопоставим с ВВЭР аналогичной мощности.
«Спор по поводу будущей структуры атомной энергетики — это спор между людьми, за каждым из которых база знаний и огромные вложения. Если не будет дискуссии — жизнь остановится, не будет никакого развития», — подытожил Владимир Асмолов.