Всего 11 АЭС России по итогам 2020 года впервые выработали более 20% всей электроэнергии страны. Я решил сделать обзор всех атомных станций России. Это будет популярный обзор станций глазами реакторщика (как минимум по образованию), так что я постараюсь показать в чем технические и исторические особенности каждой из них, какие реакторы на них работают или работали раньше, какие важные для отрасли технологии там осваивались. На многих из этих АЭС я был, поэтому иногда буду добавлять и личные впечатления. Помимо действующих АЭС, я упомяну и те станции, которые уже остановлены, и те, что планировались, но так и не были реализованы, и те, которые могут появиться в ближайшие годы.
Ну и традиционно, я сделал видеоверсию этой статьи (подписывайтесь на канал!), она получилась даже более наглядной, т.к. в ней почти на порядок больше фото и визуальных материалов, чем вошло в статью. Так что оба формата вполне самостоятельные и по-своему интересные.
01. Обнинская АЭС. Первая АЭС
Начнем с самой первой АЭС в мире. Она заработала в июне 1954 г в Обнинске, недалеко от Москвы. Ее мощность была всего 5 МВт, что по современным меркам даже не мини, а микро-АЭС. Это в 200-250 раз меньше, чем мощность современного энергоблока АЭС. Тем не менее, это была первая полноценная атомная станция, которая выдавала электроэнергию в сеть.
Как работает атомная электростанция
В США за несколько лет до этого уже получали электроэнергию от экспериментального реактора, но в еще меньшем количестве и она шла на собственные нужды этой установки, а не в общую сеть. Подробнее я про это писал в отдельной статье. Так что для желающих померяться кто был первым в тех или иных достижениях, вопрос атомного электричества дает почву для дискуссий, но мы не из их числа. Все же первая крупная АЭС, выдающая электричество в сеть, была построена именно в Обнинске.
Пульт управления Первой АЭС. Фото автора.
Сам реактор Первой АЭС был спроектирован на основе промышленных реакторов для наработки оружейного плутония — начинки для ядерного оружия. Это тоже канальный водо-графитовый реактор. Т.е. его активная зона состоит из графитовой кладки, в которой сооружены каналы, в эти каналы установлено топливо и по ним же прокачивается вода для отвода тепла. Графит выступает как замедлитель нейтронов, что необходимо для протекания цепной реакции деления, а вода как теплоноситель.
Схема первой АЭС
Энергетический реактор для АЭС и промышленный реактор для наработки плутония на самом деле серьезно отличаются. Во-первых, важное отличие в тепловой схеме – в энергетическом реакторе вода в каналах должна нагреваться до более высокой температуры, чтобы в итоге создавать пар высокого давления, который сможет крутить турбину. Первая АЭС работала по двухконтурной схеме, т.е. вода первого контура нагревалась, передавала тепло воде второго контура, которая уже кипела и этот пар шел на турбину. При этом все таки турбину на первую АЭС поставили не очень мощную, а КПД станции был менее 20%, что примерно в полтора-два раза ниже, чем у современных АЭС.
Второе важное отличие энергетического реактора от промышленного – топливо. В реакторе для наработки плутония топливо находится в активной зоне всего несколько недель, чтобы образовалось нужное соотношение новых изотопов плутония. По сути через реактор прогоняется огромное количество топлива, выступающего как сырье. В энергетическом же реакторе топливо должно работать как можно дольше – в современных реакторах оно находится в активной зоне реактора по 4-5 лет. И в нем должно делиться как можно больше атомов, чтобы вырабатывать как можно больше энергии, т.е. у него должна быть большая глубина выгорания.
Все это нужно для улучшения экономических показателей электростанции. При этом топливо не должно разрушаться. Так что создание топлива именно для АЭС отличается от топлива промышленных реакторов — это отдельная сложная задача, которую приходилось решать для Первой АЭС.
Интересно, что внешне Обнинская АЭС совершенно не похожа на современные АЭС. С виду это простое трехэтажное административное здание, ну разве что труба на заднем фоне выдает его промышленное назначение. Здание, в котором располагается реактор и турбина вообще расположены через дорогу друг от друга. С одной стороны, это было сделано из соображений секретности, хотя объект в итоге стал статусным и его потом посещали многие делегации, в том числе иностранные. С другой стороны, конечно, современные АЭС строятся совсем по другим правилам и требованиям, и там гораздо больше мощных защитных сооружений, призванных защитить как саму АЭС от внешних воздействий, так и окружающую среду от последствий возможных аварий.
Первая АЭС проработала почти 48 лет, дала много новых знаний и позволила обучить огромное количество специалистов. Она была остановлена в 2002 году. Ядерного топлива и радиоактивных материалов на ней уже нет. Сейчас она признана объектом культурного наследия России, на ее базе создан музей.
Я был в этом музее и рекомендую его посетить всем, кто интересуется историей науки и техники, особенно атомной. Она находится на территории Физико-энергетического института и там можно узнать не только про первую АЭС, но и про другие работы ФЭИ.
02. Сибирская АЭС. Даже две
Сибирская АЭС
Следующая АЭС на территории России, которая уже тоже не работает – это малоизвестная широкой публике Сибирская АЭС. Сейчас практически все АЭС в Росси находятся в Европейской части, но был период в 60-е, когда основное атомное электричество в СССР вырабатывалось в Сибири. Сибирская АЭС находилась на площадке Сибирского химического комбината (СХК) в г. Северск Томской области. Это был закрытый комбинат по наработке оружейного плутония, он и сейчас работает, но занимается уже другими задачами. Несмотря на секретность, фильм о Сибирской АЭС показали в 1958 году на Женевской конференции по мирному использованию атомной энергии.
На тот момент она была одной из мощнейших АЭС мира – первый энергоблок имел мощность 100 МВт. В дальнейшем на ней работали 4 реактора, а суммарная мощность выросла до 600 МВт.
Промышленные реакторы СХК были двойного и даже тройного назначения. Т.е. они нарабатывали плутоний, но их спроектировали уже так, что они позволяли вырабатывать электроэнергию и давать тепло для отопления Северска и Томска. С окончанием программы наработки плутония был остановлен и последний реактор станции, в 2008 году.
Один из реакторов СХК. Фото: Страна Росатом
На другом сибирском комбинате по наработке оружейного плутония, Горно-химическом комбинате, в Железногорске, с 1964 по 2010 год тоже работал двухцелевой реактор АДЭ-2. Хотя, как таковой отдельной АЭС его не называли. Но по сути это была третья атомная станция тепло- и электроснабжения в СССР, причем единственная – подземная, т.к. сам комбинат ГХК размещался в горной выработке под землей. Подробнее про отечественные промышленные реакторы я писал отдельную статью.
Кстати, АЭС двойного назначения – это не чисто советская выдумка. Первая такая «двойная» АЭС заработала в Великобритании на два года раньше Сибирской АЭС. Это АЭС Колдер Холл — первая АЭС в Великобритании и на Западе вообще, работавшая на атомном комбинате Селлафилд, где производили оружейный плутоний. В далеком 1956 году ее открывала молодая Елизавета II.
Елизавета II на открытии первой АЭС Великобритании — Колдер Холл (двойного назначения)
1. Белоярская АЭС. Дважды первопроходец
Итак, теперь давайте перейдем к действующим АЭС. Первая из них – это Белоярская АЭС, в 20 км от которой я живу. Это моя любимая АЭС, на которой я бывал уже много раз. После Обнинской, это была первая крупная гражданская АЭС, т.е. не двойного назначения и не на территории ядерного комбината.
Она построена именно для выработки электроэнергии и тепла и не применялась для наработки плутония. Ее топливо даже не перерабатывали, о чем у меня, как ни странно, тоже есть отдельная статья.
АЭС заработала в 1964 году. Суммарная мощность двух реакторов первой очереди станции составила 300 МВт. Эти реакторы назывались АМБ, что расшифровывается как «Атом Мирный Большой», что и отражает их назначение. Это тоже канальные уран-графитовые реакторы, но уже улучшенной конструкции. На них пытались повысить КПД за счет дополнительного перегрева пара.
Те. кроме каналов с топливом и водой, которая отводила тепло от активной зоны, по некоторым каналам через реактор дополнительно заново пропускали пар перед его отправкой на турбину для повышения его давления, чтобы улучшить КПД всей установки. Первый энергоблок мощностью 100 МВт работал по двухконтурной схеме. Второй энергоблок работал уже по упрощенной одноконтурной схеме, где пар вырабатывался прямо в первом контуре реактора, затем еще раз подогревался в реакторе и затем шел на турбину, его мощность была уже 200 МВт. В дальнейшем такая одноконтурная схема, пусть и без перегрева пара, ляжет в основу мощных реакторов РБМК. КПД первой очереди Белоярской АЭС достигал 37%, и это на несколько процентов больше, чем у многих современных АЭС.
Реакторы первой очереди выработали свой ресурс и были остановлены к 1989 году. Сейчас на АЭС работают два новых реактора с совершенно иной конструкцией – это реакторы на быстрых нейтронах.
Энергоблоки Белоярской АЭС. Инфографика автора
С 1980 года на Белоярской АЭС работает реактор БН-600, а с 2015 года – БН-800. 600 и 800 – это проектная электрическая мощность этих реакторов, хотя по факту она увеличена почти на 10%. Это единственные в мире на текущий момент энергетические реакторы АЭС на быстрых нейтронах. Благодаря им, хотя были и другие меньшей мощности, у нашей страны накоплен самый большой опыт эксплуатации быстрых реакторов, которые могут составить основу или существенную долю атомной энергетики в будущем. Им, конечно, надо посвятить отдельные статьи и видео.
Скажу лишь о главной особенности. Это реакторы, в которых основное деление тяжелых ядер идет быстрыми нейтронами, частично о том что это такое я рассказывал в прошлой статье про реакторы со спектральным регулированием. Быстрые реакторы позволяют вовлекать в топливный цикл не только уран-235, которого в природном уране всего 0,7%, но и основной изотоп уран-238, которого там более 99%.
Они же позволяют замыкать топливный цикл, используя в качестве топлива то, что выгружается из других реакторов. БН-800 уже переводится на полную загрузку МОКС-топливом, не требующем добычи природного урана. Оно изготавливается из плутония, выделенного из отработавшего топлива других реакторов, и из запасов отвального обедненного урана.
Про обедненный отвальный уран и МОКС-топливо у меня тоже есть отдельная статья, и даже целый цикл статей, если говорить в целом о проблеме обедненного гексафторида урана, который к нам периодически завозят из-за границы под шум антиядерных экологических активистов.
Реактор БН-800
Белоярская АЭС долгое время была единственной станцией в нашей стране, на которой работали реакторы разных типов – канальные уран-графитовые АМБ и быстрые натриевые БН. Сейчас к такой станции можно отнести Ленинградскую АЭС, т.к. там одновременно работают и РБМК и ВВЭР, но мы до этого дойдем.
2. Нововоронежская АЭС. Сухопутная колыбель ВВЭР
Нововоронежская АЭС — вид с пруда-охладителя ночью
Как и Белоярская АЭС, это одна из старейших АЭС страны. Первый ее энергоблок заработал в том же 1964 году, всего через полгода после пуска АМБ-1. Но в отличии Белоярской АЭС, где отрабатывали технологию канальных уран-графитовых реакторов с ядерным перегревом пара, а затем технологии быстрых реакторов, в Нововоронеже занимались и занимаются освоением другого направления – водо-водяных реакторов. Здесь были построены все первые, головные блоки энергетических реакторов ВВЭР мощностью от 210 МВт, 440, 1000 и сейчас 1200. Всего на этой АЭС построено 7 энергоблоков – максимальное количество на российских АЭС.
Первый в мире энергоблок с ВВЭР-1000 на Нововоронежской АЭС
В настоящее время из них работают 4. Это один ВВЭР-440, один ВВЭР-1000 и два первых в нашей стране и мире ВВЭР-1200. Получается, что каждый из этих реакторов – самый первый в своем роде. В том числе и нынешний флагманский продукт отечественной атомной промышленности – энергоблок с реактором ВВЭР-1200, которые активно приходят на замену старых блоков на АЭС в России и строится для зарубежных заказчиков. В России их уже построено 4, и в разной стадии строительства за рубежом еще более 10 штук.
Первые в мире и нашей стране два ВВЭР-1200 на Нововоронежской АЭС
Подробно про водо-водяные реакторы я рассказывал в прошлой статье про Кольскую АЭС. Коротко повторю, что эти реакторы отличаются от канальных графитовых тем что в них нет ни графитовой кладки, ни каналов. Это более компактные реакторы, топливо которых находится внутри прочного толстостенного металлического корпуса.
Водо-водяной в названии реактора означает, что вода выступает в нем и замедлителем нейтронов и теплоносителем, который отводит тепло от ядерного топлива. Это реакторы, работающие по двухконтурной схеме, т.е. вода в самом реакторе и первом контуре нагревается до большой температуры – более 300 градусов, но не кипит, т.к. находится при этом под давлением более 150 атмосфер (для чего мощный корпус и нужен). Тепло через теплообменник передается второму контуру, где уже вода кипит, пар идет на турбину, ну и дальше обычная схема. КПД таких установок около 32% и выше.
Такой же тип водо-водяных реакторов используется и на атомных подводных лодках в силу ряда преимуществ, в первую очередь более компактных размеров. Собственно, изначально он для них и разрабатывался, но потом вышел на сушу и прочно обосновался в мирной атомной энергетике. Сейчас это самый популярный тип реактора в мире. Более чем на 80% энергоблоках АЭС в мире работают водо-водяные реакторы под давлением.
3. Кольская АЭС. Первая за Полярным кругом
Кольская АЭС. Фото: Росатом
Самая первая и самая мощная АЭС, построенная за Полярным кругом. Я подробно рассказывал про нее в прошлой статье и видео. Отмечу тут, что это АЭС, которая состоит из четырех блоков средней мощности с реакторами ВВЭР-440. Такие в России работают только на упомянутой выше Нововоронежской АЭС. Это тоже одна из старейших АЭС – ее первый энергоблок работает с 1973 года, т.е. уже 48 лет.
В 2033 он будет остановлен, и это будет первый блок отечественной АЭС, который отработает 60 лет. На смену первой очереди АЭС к тому времени планируют построить два энергоблока ВВЭР-600С со спектральным регулированием – первые блоки такого типа в нашей стране. В целом — Кольская АЭС, это такая достаточно уникальная станция, работающая в условно изолированной небольшой энергостистеме, отсюда и набор нескольких небольших энергоблоков. Но есть и еще более изолированные АЭС.
4. Билибинская АЭС. Советская малая АЭС
Раз уж мы идем примерно в хронологическом порядке, и затронули тему крайнего севера, то следующая АЭС – Билибинская. Она еще чуть севернее Кольской АЭС, но не в Мурманской области, а на другой стороне России – на Чукотке. И примерно на полгода моложе Кольской АЭС. Ее первый блок заработал в 1974 году.
Билибинская АЭС
Всего эта АЭС состоит из четырех довольно уникальных энергоблоков. Это тоже канальные уран-графитовые реакторы, но специально разработанные для этой АЭС. Это реакторы ЭГП-6 — Энергетический Гетерогенный Петлевой реактор с 6-ю петлями циркуляции теплоносителя. Их электрическую мощность сократили всего до 12 МВт.
Но важное условие для работы на севере – они предназначены для выдачи тепла. Ведь эта АЭС проектировалась и строилась для работы в небольшой и изолированной Чаун-Билибинской энергосистеме, в условиях суровой Арктики, для снабжения энергией горнорудных и золотодобывающих предприятий Чукотки. По сути это первая малая АЭС СССР.
Центральный зал Билибинской АЭС с 4 реакторами ЭГП-6
Сама Билибинская АЭС в ближайшие годы будет выводиться из эксплуатации, первый блок уже остановлен в 2019 г. Поэтому суммарная текущая установленная электрическая мощность АЭС – 36 МВт. И ей на смену уже пришла современная малая АЭС.
5. ПАТЭС. Самая плавучая, самая северная
Понятно, что на замену одной уникальной по задачам и условиям работы АЭС – Билибинской, спустя полвека должна была прийти не менее уникальная установка, но созданная уже на основе других технологий. И она пришла, причем в прямом смысле – ее прибуксировали из Мурманска.
И с весны 2020 года уже принята в промышленную эксплуатацию первая плавучая АЭС, или точнее Плавучая атомная теплоэлектростанция (ПАТЭС), с головным плавучим энергоблоком (ПЭБ) под собственным именем «Академик Ломоносов». Это самая новая российская АЭС, работающая на новой площадке, в порту Певек. От нее до Билибинской АЭС более 240 км по прямой на северо-восток. Так что ПАТЭС ко всему прочему еще и самая северная АЭС мира.
ПАТЭС Академик Ломоносов в Певеке на Чукотке
Конструкционно это несамоходная баржа, пришвартованная к специальной береговой инфраструктуре для приема тепло и электроэнергии. На ее борту два энергоблока с двумя водо-водяными реакторами, построенными на базе тех, что работают на некоторых наших атомных ледоколах – КЛТ-40С. Суммарная электрическая мощность ПАТЭС – до 70 МВт, а тепловая – до 50 Гкал/ч. Она должна заменить не только выбывающую Билибинскую АЭС, но и угольную Чаунскую ТЭЦ, которой уже более 70 лет.
Автор на пульте управления ПАТЭС на базе Атомфлота в Мурманске в 2018, где на нее загружали ядерное топливо
Сейчас уже прорабатываются проекты оптимизированных ПАТЭС с новыми реакторами РИТМ-200 большей мощности, которые уже работают на атомном ледоколе нового поколения «Арктика». Планируется построить еще 5 плавучих АЭС для другого района Камчатки, а интерес к подобным плавучим АЭС проявляют разные регионы за рубежом. Но и конкуренты не дремлют. Планы по разработке и строительству плавучих АЭС есть у Китая и Южной Кореи.
6. Ленинградская АЭС. Первые РБМК
Теперь перейдем к самым крупным АЭС, с серийными блоками гигаваттной мощности. Начнем по хронологии и с реакторов РБМК.
Ленинградская АЭС — это первая АЭС с четырьмя серийными реакторами РБМК-1000. РБМК расшифровывается как Реактор Большой Мощности Канальный. Это большой энергетический потомок канальных уран-графитовых реакторов, созданный на основе опыта и Первой АЭС, и реакторов АМБ, и двухцелевых промышленных реакторов. Два энергоблока первой очереди Ленинградской АЭС заработали в 1973 и 1975 годах, они уже отработали по 45 лет и остановлены. 3-й и 4-й блоки продолжают работу.
Ленинградаская АЭС и ее энергоблоки. Графика автора
Именно на реакторах РБМК СССР планировал масштабно развивать атомную энергетику в 1970-е годы для удовлетворения энергодефицита в европейской части страны, поскольку технологию изготовления корпусов гигаваттных ВВЭР осваивать не успевал. А активная зона реактора РБМК собирается как из кубиков, изготовление компонентов для нее было освоено промышленностью. Поэтому, например, ее можно масштабировать и увеличивать. Например, на Игналинской АЭС построили два РБМК мощностью уже 1500 МВт, хотя и в тех же габаритах. Но были проекты и с увеличенной мощностью и активной зоной, до 2400 МВт. Вообще, сам реактор РБМК-1000 — это один из крупнейших в мире реакторов, там только диаметр активной зоны более 11 м.
Верхняя плита реактора РБМК — одного из самых больших реакторов в мире
У РБМК есть ряд преимуществ перед ВВЭР. Например, он не требует остановки для перегрузки топлива, его можно перегружать, отключая отдельные каналы прямо на работающем реакторе. Из-за этого он позволяет облучать в каналах отдельные сборки-мишени и нарабатывать полезные изотопы, как, например, Co-60, который сейчас и производят на Ленинградской АЭС.
Но есть и ряд недостатков. Это, например, и сложность управления, и отсутствие защитной оболочки-контейнмента, и другие недостатки конструкции, которые не были своевременно устранены из-за гонки масштабного строительства АЭС в СССР в 1970-е и 1980-е. Все это привело к главной трагедии, сделавшей реактор РБМК печально известным на весь мир – Чернобыльской катастрофе.
Именно такие реакторы были на этой АЭС. После аварии 1986-года реакторы РБМК доработали и модернизировали, устранив большинство недостатков. Поэтому сегодняшние РБМК все же существенно отличаются от дочернобыльских.
Два энергоблока с ВВЭР-1200 на Ленингрдаской АЭС-2. Один уже сдан (справа), второй строится.
Два энергоблока первой очереди Ленинградской АЭС заработали в 1973 и 1975 годах, они уже отработали по 45 лет и остановлены в 2018 и 2020 годах. Им на смену были построены и синхронно с отключением старых блоков были подключены два новых энергоблока с реакторами ВВЭР-1200. Так что теперь Ленинградская АЭС – единственная российская, где одновременно работают реакторы разных типов – РБМК-1000 и ВВЭР-1200. Кстати, при этом мощность АЭС выросла на 400 МВт, и теперь это самая мощная АЭС России. Сейчас ЛАЭС обеспечивает электроэнергией Ленинградскую область более чем на 50%, а также частично снабжает теплом ближайший город атомщиков — Сосновый бор.
Мне дважды доводилось бывать на ЛАЭС-2, поэтому я видел новые энергоблоки и в строящемся виде, и тут же впервые побывал на уже работающем энергоблоке с ВВЭР-1200.
7. Курская АЭС
Курская АЭС — вторая АЭС с серийными РБМК, всего на 4 года моложе Ленинградской. Расположена в 40 км от Курска. Она могла стать одной из самых больших АЭС на территории России с шестью энергоблоками РБМК-1000. Но с 1977 по 1986 годы успели достроить и ввести в эксплуатацию лишь 4 (как и на Чернобыльской АЭС). После 1986 года строительство оставшихся двух энергоблоков заморозили.
Причем, пятый блок был в очень высокой степени готовности. Его даже подумывали достроить вплоть до 2010-х, но в 2012 году от этой идеи окончательно отказались.
Энергоблоки Курской АЭС
Зато из-за почти полной идентичности и при этом полной радиационной чистоты, ведь на него даже не завозили ядерное топливо, этот пятый блок хорошо подходил для киносъемок фильмов про чернобыльскую аварию. Именно на нем проходили сьемки недавнего фильма Данилы Козловского. Кстати, знаменитый сериал Чернобыль от HBO снимали на другой АЭС с реакторами РБМК – Игналинской, в Литве.
Внутри реакторного зала пятого блока Курской АЭС-2. Фото Lana-Sator.livejournal.com
Сейчас идет строительство Курской АЭС-2. На замену первым двум реакторам РБМК строят два новых энергоблока с реакторами ВВЭР. Но это не обычные ВВЭР-1200, которые построили на других станциях – в Нововоронеже или ЛАЭС-2. Это новый проект ВВЭР-ТОИ — Типовой Оптимизированный и Информатизированный проект. Ранее он назывался ВВЭР-1300.
Он чуть мощнее и должен быть более экономически эффективным. Возможно в будущем он придет на смену ВВЭР-1200.
Строительство Курской АЭС-2 с двумя ВВЭР-ТОИ
Кстати, два энергоблока Курской АЭС-2 – это на текущий момент единственные строящиеся в России энергоблоки АЭС, если не брать в расчет замороженную стройку Балтийской АЭС.
8. Смоленская АЭС
Смоленская АЭС. Фото: Росэнергоатом
Расположена в 100 км от Смоленска. Самая молодая станция с реакторами РБМК. Первый блок пущен в 1983 году – мой ровесник. Но опять же из-за чернобыльской аварии тут построено не четыре, а всего три блока. Так что это самая маленькая АЭС с такими реакторами.
Скорее всего в ближайшие годы будет начато строительство станции замещения – Смоленской АЭС-2.
Энергоблоки Смоленской АЭС
9. Калининская АЭС. Серийные ВВЭР-1000
Калининская АЭС
Переходим к трем АЭС с серийными гигаваттными блоками ВВЭР. Первая из них – Калининская АЭС с четырьмя блоками ВВЭР-1000. Расположена в Тверской области, возле города Удомля. Это самая близкая к Москве действующая АЭС – 350 км по прямой. Ее первые блоки заработали в 1984 и 1986 году, правда они не самой популярной серии ВВЭР-1000 – модификации В-338.
Вторая очередь станции, с серийными ВВЭР-1000 наиболее популярной модификации В-320, были построены уже в 21-м веке – в 2004 и в 2011.
Калининская АЭС и вид на г. Удомля. Блоки 3 и 4 ближе к нам. Дальше — блоки 1 и 2.
Именно за их строительством я следил, когда учился на физтехе на физика-ядерщика. Тогда Россия строила не так много новых энергоблоков. Кстати, на Калининской АЭС мне довелось побывать в 2017 году.
И поскольку это была первая крупная АЭС с четырьмя гигаваттными блоками на которой я был, то меня поразил именно масштаб самой станции, начиная с проходной – все же на ней работает более 3000 человек. Это реально огромное предприятие, которое производит около 3% всей электроэнергии страны. Близкая мне Белоярская АЭС куда компактнее, камернее и я бы даже сказал уютнее.
9. Балаковская АЭС
Балаковская АЭС Расположена в 145 км от Саратова, на берегу Саратовского водохранилища. Это первая серийная АЭС с четырьмя блоками ВВЭР-1000 самой популярной модификации – В-320. Первый из них был введен в эксплуатацию в 1985 году.
Балаковская АЭС с 4 ВВЭР-1000 (В-320)
Надо сказать, что в СССР Балаковская АЭС строилась параллельно с другой такой же станцией с реакторами ВВЭР-1000 (В-320) – Запорожской АЭС на Украине. Они обе должны были стать крупнейшими АЭС в СССР – планировалось по шесть блоков на каждой. Причем, Запорожскую АЭС строили с небольшим опережением и в итоге достроили целиком, до шести блоков.
Теперь это крупнейшая АЭС в Европе и одна из крупнейших в мире. А вот Балаковская из-за трудностей в начале 90-х осталась с 4 блоками. 5-й и 6-й блоки в 1993 году решили не достраивать.
Энергоблоки Балаковской АЭС Старшая сестра-близняшка Запорожская АЭС с 6 энергоблоками ВВЭР-1000 (В-320)
Тем не менее, это одна из крупнейших по выработке электроэнергии АЭС России. В результате модернизаций мощность ее энергоблоков увеличена на 4%.
На первом энергоблоке в 2018 году была впервые проведена операция отжига корпуса реактора ВВЭР-1000, в результате чего его ресурс был продлен более чем на 20 лет. Подробнее о процедуре отжига и продлении эксплуатации на примере реакторов ВВЭР-440 я писал в прошлой статье.
Процедура отжига реактора ВВЭР-1000 на Балаковской АЭС
Также на одном из блоков Балаковской АЭС сейчас испытываются топливные сборки с РЕМИКС-топливом – это топливо с неразделенной смесью урана и плутония, выделенных из отработавшего ядерного топлива. Такими образом, тут отрабатывается технология частичного замыкания топливного цикла на реакторах ВВЭР.
11. Ростовская АЭС. Молодая и жаркая
Ростовская АЭС с 4 блоками ВВЭР-1000
Ростовская АЭС – самая южная станция России. Расположена в Ростовской области, вблизи города Волгодонска, на берегу Цимлянского водохранилища. Какое-то время она носила имя Волгодонской АЭС. В самом Волгодонске располагается другой важный для мировой атомной энергетики объект — завод Атоммаш, где делают оборудование первого контура АЭС — корпуса реакторов ВВЭР-1200, парогенераторы и многое другое для российских и зарубежных станций. Я бывал на Ростовской АЭС, но вот именно Атоммаш своим масштабом впечатлил куда больше даже меня, человека с промышленного Урала
Автор демонстрирует габариты корпуса реактора ВВЭР-1000, установленного в качестве монумента у завода Атоммаш в Волгодонске. Такие же реакторы работают на Ростовской АЭС.
Ростовская АЭС при этом еще и самая молодая АЭС России, если не считать ПАТЭС. Это единственная станция, все четыре энергоблока ВВЭР-1000 которой построены и запущены в работу в XXI веке, с 2001 по 2018 годы. Причем ее четвертый блок – это последний ВВЭР-1000, который построили в России. Больше их строить не будут, теперь им на смену уже пришли ВВЭР-1200 и ВВЭР-ТОИ.
Внутри строящегося 4-го энергоблока Ростовской АЭС, 2018 г.. На переднем плане перегрузочная машина для ядерного топлива.Фото автора.
О несбывшемся
Мы поговорили обо всех работавших или работающих в настоящий момент на территории России АЭС. По описанию станций, построенных в конце 1980-х, видно, что на некоторых из них ряд энергоблоков не был закончен из-за чернобыльской катастрофы и экономических потрясений, связанных с крахом СССР. Тем не менее они достроены в каком-то виде и работают.
Но был ряд проектов новых АЭС, на других площадках, которые не были реализованы вообще. Например, так и не было закончено начатое строительство двух атомных станций теплоснабжения под Воронежем и Нижним Новгородом. Они должны были отапливать эти города.
Недостроенные атомные станции теплоснабжения под Воронежем (слева) и Нижним Новгородом (справа)
К началу 1990-х были прекращены работы (все на относительно начальных стадиях строительства) на Башкирской АЭС под Уфой с 4 ВВЭР-1000, Татарской АЭС на Каме с 4 ВВЭР-1000, Южно-Уральской АЭС в Озерске Челябинской области с тремя БН-800 и Костромской АЭС с двумя РБМК-1500.
Уже в 2010-м было начато строительство Балтийской АЭС в Калининградской области с двумя ВВЭР-1200. Однако через несколько лет строительство было заморожено в пользу реализации аналогичного, но конкурирующего проекта в соседнем регионе – Белорусской АЭС.
Результаты работы
На текущий момент в России работают 11 АЭС с 38 энергоблоками. Из них 22 энергоблока с реакторами ВВЭР (4 ВВЭР-1200, 13 ВВЭР-1000 и 5 ВВЭР-440), 12 энергоблоков с канальными реакторами (9 РБМК-1000 и 3 ЭГП-6), 2 быстрых реактора БН-600 и БН-800 и 2 реактора ПАТЭС КЛТ-40С. Суммарная мощность всех блоков — около 30,5 ГВт. Поэтому Росэнергоатом вторая по установленной мощности компания-оператор АЭС после французской EDF.
По итогам 2020 года доля атомного электричества в России впервые превысила 20%. Причем в Европейской части страны эта доля около 30%, а на Северо-Западе – более 37%.
В абсолютных показателях по выработке в 2020 году был побит рекорд выработки советских времен. Пик производства атомного электричества в СССР пришелся на 1988 год — 215,67 млрд кВт*ч. Это с учетом работы 47 энергоблоков в нескольких республиках. Кроме России это Украина (13 блоков, в т.ч. три на Чернобыльской АЭС) + Литва с двумя мощнейшими в СССР реакторами РБМК-1500 + Армения с двумя ВВЭР-440 + Казахстан с тогда еще работающим БН-350. А в 2020-м году Россия с всего 38 энергоблоками выдала чуть больше чем СССР с 47-ю — 215,75 млрд кВт*ч.
В принципе, это вполне закономерно. Растет средняя мощность энергоблоков, т.к. закрываются старые, а им на смену приходят более новые и мощные. Мощность старых энергоблоков в результате модернизации тоже повышается.
Внедряется новое топливо, оптимизируются ремонтные кампании, а значит сокращается время ремонтов и перегрузок, в результате растет КИУМ – коэффициент использования установленной мощности. Проще говоря, этот коэффициент показывает какой процент времени в течение года АЭС работала на полную мощность. На некоторых наших станциях он уже превышает 90%.
О перспективах
Сейчас в России по-прежнему нет роста экономики или перспектив большого экспорта электроэнергии, которые бы создавали спрос на существенное наращивание энергомощностей. Поэтому у нас в последние годы лишь достраивались давно запланированные блоки Калининской и Ростовской АЭС, а сейчас строятся лишь новые энергоблоки замещения, которые заменяют старые выбывающие блоки АЭС – на Ленинградской и Курской АЭС. Хотя на Нововоронежской АЭС это замещение произошло с существенным приростом, там добавили два ВВЭР-1200 вместо одного выбывшего ВВЭР-440, но там как обычно построили головные энергоблоки новой серии. Добавился так же энергоблок БН-800 на Белоярской АЭС, и ожидается, что в ближайшее время будет принято решение о строительстве там же и БН-1200 – первого серийного блока на быстрых нейтронах.
Тем не менее, Россия строит довольно много АЭС по сравнению с другими странами. За последние 20 лет в мире было подключено к сети около 105 новых энергоблоков АЭС. Из них 21, т.е. каждый пятый, построила Россия. Из них 13 – на территории России, и 8 в других странах для иностранных заказчиков. При этом сейчас на разной стадии строительства за рубежом находится еще около 20 энергоблоков, которые строит Росатом.
Но в самой России в ближайшие годы вряд ли стоит ожидать появления крупных АЭС с блоками-гигаватниками на новых площадках. Но вот малые АЭС в новых регионах в ближайшие 10 лет появятся. Уже есть планы по строительству малой АЭС в Якутии мощностью около 50 МВт, и еще четырех малых плавучих АЭС на Чукотке мощностью до 100 МВт каждая. Все они будут нужны для энергоснабжения новых месторождений полезных ископаемых в изолированных районах.
БРЕСТ-ОД-300 в Северске
Недавно начато строительство опытно-демонстрационного реактора БРЕСТ-ОД-300 в Северске, рядом с Томском. Конечно, его задачи в демонстрации принципиально новой реакторной технологии и технологии замыкания топливного цикла, но его тоже можно отнести к малой АЭС, т.к. он будет вырабатывать до 300 МВт электроэнергии.
По такому же принципу к малой АЭС можно отнести и многоцелевой исследовательский реактор МБИР, который строят в Димитровграде, в Ульяновской области, поскольку и он будет выдавать до 55 МВт электроэнергии.
Но вообще, хотелось бы чтобы экономика наша росла, а вместе с ней обновлялась и энергетика, чтобы мы уходили от сжигания угля в пользу более чистых источников (про сравнение экологического следа разных технологий у меня тоже есть отдельная статья) — атома, гидро, ветра и солнечных станций.
Дата-центр ITSOFT — размещение и аренда серверов и стоек в двух дата-центрах в Москве. За последние годы UPTIME 100%. Размещение GPU-ферм и ASIC-майнеров, аренда GPU-серверов, лицензии связи, SSL-сертификаты, администрирование серверов и поддержка сайтов.
Источник: habr.com
Мифы и легенды атомного строительства
Энергия незрима и неощутима, но чрезвычайна важна для жизнедеятельности каждого человека. Мы все привыкли к благам цивилизации и подчас даже не задумываемся, каков источник нашего электричества, какая станция вырабатывает энергию, кто эти люди, которые проектируют и сооружают АЭС, ГЭС или ТЭС? Каковы же основные мифы, сложившиеся в отношении атомной энергетики?
Другое дело, мы все впадает в панику, если речь идет о строительстве электростанций, особенно атомных. Страх перед экологической катастрофой оказывается сильнее доводов разума. «Это опасно», — твердят нам с экранов телевизоров. А что не опасно? Ежедневно на дорогах России гибнет около 100 человек, это 36 тысяч (задумайтесь! — 36 тысяч — это население одного небольшого города) человек в год. Тогда нам стоит запретить автомобили, и всем пересесть на велосипеды, вместо того, чтобы учить правила дорожного движения, аккуратно ездить, не садиться за руль в нетрезвом виде, пристегиваться и т.д.
То же самое можно сказать и о строительстве АЭС. Эпоха атомного ренессанса, как нынешнюю ситуацию охарактеризовали журналисты, породила массу различных публикаций: от официально хвалебных до безграмотно трусливых. Разобраться в море информации не так просто, особенно людям профессионально далеким от атомной энергетики.
Тем более, что такие чрезвычайные ситуации, как взрыв реактора на Чернобыльской АЭС и совсем недавняя катастрофа на Саяно-Шушенской ГЭС, невольно заставляют задуматься над необходимость и правильностью дальнейшего строительства энергоблоков. В связи с этим бесконечно порождаются мифы и легенды вокруг как самой отрасли — ядерной энергетики, так и новых, строящихся электростанций, например Нововоронежской АЭС-2. Вот, например, некоторые из наиболее популярных мифов, так часто повторяющиеся на страницах различных газет и журналов.
Миф №1. Радиоактивное излучение опасно по самой своей сути.
Миф № 2. Альтернативные источник энергии — самый лучший и экологически чистый способ добычи энергии.
Сейчас очень модно говорит об альтернативных источниках энергии. Произнося эти словосочетания, люди обычно имеют в виду экологически чистые, не нарушающие природное равновесие, ресурсы: ветер или солнечный свет. На первый взгляд, это действительно так, однако, при ближайшем рассмотрении, картина несколько меняется, становится не столь радужной.
Дело в том, что само производство солнечных батарей — вредное и пагубное для окружающей среды дело, поскольку выработка кремния — основного и незаменимого элемента этих альтернативных источников энергии наносит серьезный вред экологии. Учитывая то, что фотоэлементы солнечных батарей содержат также другие ядовитые вещества, такие как, кадмий, свинец, галлий, мышьяк и т.д., то вопрос об их утилизации через 25 — 50 лет (а таков их срок службы) встает достаточно остро. Нет необходимости говорить о том, что, например, кадмий относится к кумулятивным ядам, о его способности накапливаться в человеческом организме, поражая центральную нервную систему, почки и печень, знают многие.
В связи с этим развитые страны стараются выносить вредные производства за пределы своих территорий. Например, сегодня в центре Поволжья строится завод по производству солнечных батарей. С одной стороны, это хорошо, так как это увеличивает объем иностранный инвестиций в российскую экономику, с другой же — наносит серьезный вред окружающей среде. Причем, большая часть продукции (90 %) ориентирована на экспорт — в Турцию, Испанию и т.д. Это значит — что мы сами не будет получать энергию альтернативным, экологически чистым, способом, а будем разбираться с последствиями данных производств.
Сегодня на возобновляемые источники энергии приходится порядка 1 % мировой выработки электроэнергии. Несмотря на то, что правительства таких стран как США, Германии, Австралии тратит огромное количество средств на финансирование исследований в этой области, говорить об использовании альтернативных способах добычи энергии в промышленных масштабах пока очень рано. К тому же совсем не ясно, к каким климатическим изменениям приведет, например, повсеместное использование солнечных батарей. Этот вопрос пока остается открытым для ученых.
Но это лишь одна сторона медали. Главная проблема альтернативных источников заключается в том, что они, во-первых, пока не могут выработать столько энергии, сколько нужно человечеству, а во-вторых, стоимость 1 киловатт-часа получается несколько выше, чем мы все привыкли за нее платить.
Так, например, по данным Европейской Комиссии 1 киловат-час ядерной энергии обходится в 0,05 евро (около 2 рублей), энергия же, вырабатываемая солнечной панелью, составляет примерно 0,4 евро (порядка 15 рублей). Напомню, что согласно постановлению правительства Москвы от 1 декабря 2009 года № 1294 — ПП 1 киловат-час с НДС обходится нам, обычным гражданам, 2 рубля 42 копейки. Эта та цена, которую помогаю держать атомные станции. Вряд ли кто-то сегодня захочет платить за электричество в восемь раз больше. Компании по производству солнечных батарей обещают серьезно снизить стоимость 1 кВч благодаря новым разработкам, на факт остается фактом — на сегодняшний момент использовать солнечные батареи нерентабельно.
Миф № 3. Россия — лидер в производстве атомной энергии.
Официально мировым лидером по производству атомной энергии являются США (789 млрд кВч/год, втрое место занимает Франция, затем следует Япония, Германия и только потом Россия (155 млрд кВч/год). Причем, во многих странах, например во Франции идет активная работа государства по популяризации научной информации об атомной энергетике. Фильмы, книги, научные журналы, выпускаемые в рамках различных программ «Мирный атом» позволяют людям не только узнать все о причинах и следствия энергии, получаемых путем деления атомов урана (или плутония), но также научиться технике безопасности и грамотному поведению во время чрезвычайных ситуаций.
Ставку на ядерную энергетику делают и другие страны, например, Индия и Иран. Сегодня в Индии по российскому проекту возводится атомная станция Куданкулам. Кроме того, на прошлой неделе были согласованы планы о строительстве 12 новых энергоблоков.
Что касается Ирана, то в июле этого года ожидается запуск АЭС в Бушере. Строительство этой станции имеет долгую историю, ее начали возводить еще немцы в 1975 году. Однако после революции в Иране и введенного США эмбарго на поставки высоких технологий правительство Германии расторгло контракт. АЭС достраивали российские специалисты, проявившие при этом чудеса изобретательности, так им в буквальном смысле пришлось «сращивать» немецкое основание ядерного реактора с отечественным оборудованием. В связи с этим процесс затянулся на долгие 35 лет.
Россия активно участвует также в создании и возведении других ядерных блоков: построена Тяньваньская атомная электростанции — самая мощная в Китайской Народной Республике, продолжаются работы по созданию электроблоков АЭС в Республике Болгария.
Недавно Турция заявила о своих планах построить первую АЭС, причем, как было заявлено, ядерное топливо правительство страны собирается закупать именно в России. Возможно, отечественные специалисты будут задействованы и на этой стройке.
Что же касается непосредственно развития атомной энергетики в России, то здесь мы можем констатировать довольно амбициозные планы руководства. Так, на пресс-конференции, посвященной запуску Волгодонской АЭС, Председатель Правительства РФ Владимир Путин заявил о том, что Россия в ближайшее время построит 26 новых энергоблоков. Это действительно много.
Для сравнения можно привести пример — за всю историю Советского Союза было возведено порядка 30 блоков. Сегодня атомные станции, построенные 30 — 40 лет назад, перестают отвечать современным требованиям безопасности, срок работы реакторов постепенно истекает. Их надо менять.
Более того, России нужны серьезные мощности для формирования новых экономических кластеров в различных регионах страны. Так, в январе 2010 года в нашей стране потребление электроэнергии вернулось на докризисный уровень — 103 млрд. киловатт-час. Задачу по достаточному обеспечению энергией можно, в первую очередь, решить за счет возведения новых АЭС. В ближайшей перспективе доля атомной генерации в общем энергобалансе страны должна составить 25 — 30 % (сегодня эта доля равняется 16 %). Строится первый и второй блок Ленинградской АЭС-2, намечается реализация третьего и четвертого этапов строительства Ростовской АЭС, активно идет возведение первого блока Нововоронежской АЭС-2, скоро пройдут испытания первой в мире плавучей атомной станции «Академик Ломоносов».
На сегодняшний момент одновременно возводится 15 энергоблоков (с учетом строящихся за рубежом). Из бюджета выделяются значительные средства. Только в этом году на строительство АЭС планируется выделить 68 млрд. рублей, которые в скором времени должны вернуться государству в виде снижения расходов на электроэнергию и оптимизации деятельности многочисленных энергоемких производств. Учитывая эти факты, у России есть все шансы стать одним из лидеров по производству ядерного топлива. Однако, чтобы нашей стране возглавить список стран — лидеров в этой сфере, необходима долгая и тщательная работа профессионалов атомной энергетики в течение нескольких ближайших десятилетий.
Миф №4. Сегодня атомные станции в России строят, не соблюдая всех технических норм.
Прежде чем писать о строительстве АЭС, необходимо отметить, что любая атомная станция является важным стратегическим объектом государства, поэтому требования, предъявляемые к возведению и охране энергоблоков, всегда чрезвычайно завышены. АЭС — это, в первую очередь, секретный объект, на который затруднен доступ.
Пройти можно только по специальному пропуску, выписываемому при предъявлении паспорта и после тщательной проверки. Естественно, не может быть и речи о том, чтобы на объекте находились граждане других государств. Именно поэтому строительством атомных станций занимаются исключительно россияне. Многие из них приехали на заработки с севера.
Как видно, экономический вектор поменял свое географическое направление — во времена Советского Союза люди со всех регионов съезжались на север, как тогда говорили, «за длинным рублем». Сегодня они приезжают в центральную часть России, где есть работа и потребность в квалифицированных кадрах.
«Зарплата рабочего на строительстве Нововоронежской АЭС-2 составляет от 25 до 40 тыс. рублей в месяц, — говорит Председатель Совета директоров компании «ОЭК» Валерий Арташесович Саакян, — это достойная оплата труда, на которую может спокойно рассчитывать любой профессионал. Причем, всем сотрудникам предоставляется жилье и питание. Если 30-40 лет назад рабочие вынуждены были долго копить на приобретение самых нужных для них вещей: холодильников, телевизоров и т.д., то сегодня по завершению вахты (а она длится в среднем 6 месяцев) они уезжают домой со всем необходимым».
Конечно, чем-то приходится жертвовать. Люди, работающие на строительстве АЭС, оказываются оторванными от своих семей.
Если во времена Советского Союза строительство атомных станций начинали с возведения жилых зданий, что позволяло рабочим приезжать вместе со своими семьями, то сегодня они вынуждены временно расставаться со своими близкими. «Естественно, люди не должны чувствовать себя обделенными и забытыми, — рассказывает Заместитель Генерального директора по сооружению объектов ОАО «АТОМЭНЕРГОПРОЕКТ» Юрий Николаевич Корсун, — одной пищи и крова мало, рабочие должны ощущать себя частью единого коллектива, в котором они растут как профессионалы, реализуются, воплощают свои навыки и умения. Для этого мы планируем проводить профессиональные тренинги, обучать работе на компьютере, организовывать встречи с ветеранами атомной отрасли». Действительно, строительство АЭС отличается от строительства любого другого объекта. Возводить энергоблоки должны по настоящему профессиональные люди, понимающие всю сложность процесса и ответственно относящиеся к своему делу, так как их ошибки могут очень дорого стоить всему человечеству.
К сожалению, 20 лет летаргического сна атомной отрасли не прошли бесследно. Из профессии ушли многие легендарные строители-атомщики, выпускники специализированных ВУЗов реализовали свои таланты в коммерческих структурах, некоторые производители оборудования и сопутствующих материалов прекратили свое существования. Другими словами, разрушился производственный цикл. Теперь все цепочки необходимо восстанавливать заново. Именно это во многом сдерживает развитие атомной отрасли.
Но, несмотря на это, строительство энергоблоков продолжается. Более того, с каждым годом процесс все более модернизируется, вводятся новые элементы строительства, применяются современные технологии и материалы. В первую очередь, это трансформации касаются непосредственно самих ядерных реакторов.
Сегодня на атомных станциях устанавливают корпусные реакторы нового поколения ВВЭР 1200 с электрической мощностью около 1200 МВт. (Например, на Нововоронежской АЭС-2). Технологически они в корне отличаются от тех, что использовали еще 15-20 лет назад. Например, печально известный чернобыльский реактор являлся канальным, а не корпусным.
Говоря другими словами, у взорвавшегося реактора не было корпуса, то есть ядерное топливо просто находилось в так называемых «каналах», которые никак не могли предотвратить его «вытекание». В ядерном реакторе ВВЭР 1200 (Воднорастворно-Водяной Энергетический Реактор) все процессы проистекают в пределах корпуса, представляющего из себя безопасный барьер для топлива.
В случае какой-либо чрезвычайной ситуации плотный каркас попросту не даст плавящемуся веществу выйти наружу, кроме того, данный вид реакторов способен регулировать происходящие процессы — замедлять их. Для большей безопасности конструкцией также предусмотрена корзина, охватывающая реактор снаружи. Эта мера, по мнению специалистов, является уже излишней — дублирующей функции корпусного реактора. Однако ее наличие дает возможность давать гарантии безопасности строящимся энергоблокам.
Как видно, процесс усовершенствования всех технических устройств идет вперед. Нам остается учиться грамотно управлять ими, понимая и принимая всю ответственность за наши действия. За прогресс, как известно, надо платить, но пусть эта цена будет измеряться знаниями и умениями, а не человеческими жизнями. Именно это путь к безопасному и стабильному человеческому обществу.
Источник: kapital-rus.ru
Что такое физический пуск АЭС
8 декабря 2017 года в 10:33 стартовал важнейший этап ввода энергоблока в эксплуатацию — физический пуск. 15 декабря на станцию пригласили журналистов, чтобы они увидели, как в реактор загружают ядерное топливо. К этому времени было установлено уже 109 сборок, оставалось дозагрузить 54.
Основная задача физического пуска — доказать жизнеспособность реактора и подтвердить, что новый энергоблок безопасно проработает весь срок эксплуатации — 50 лет. «Физпуск — событие первой значимости для сотрудников АЭС. Реактор приобретает статус ядерной энергетической установки, для нас это новая ответственность», — говорит директор станции Владимир Перегуда. К началу физпуска была выполнена холодная и горячая обкатка, ревизия основного оборудования, получено ядерное топливо, площадку приняли под охрану войска Росгвардии. Сейчас реактор полностью собран и уплотнен.
Без права на ошибку
Физпуск начинается с заправки реактора. Рабочая штанга перегрузочной машины извлекает ТВС из транспортного чехла в универсальном гнезде колодца перегрузки, переносит через бассейн выдержки и отправляет в активную зону. Журналисты наблюдали, как машина медленно опускает шестигранную сборку. На установку одной уходит 40 – 45 минут. Высота ТВС — 4,7 м, вес — 534 кг, погрешность отклонения при установке не должна превышать 3 мм. «Права на ошибку мы не имеем», — комментирует начальник цеха централизованного ремонта строящейся ЛАЭС Владимир Штацкий.
В физпуске задействовано более 40 человек, 30 специалистов с опытом эксплуатации блоков с ВВЭР пригласили с Балаковской, Нововоронежской и Кольской станций. Чтобы уложиться в график, работа идет круглосуточно, по сменам.
Дежурный руководитель испытания первой загрузки активной зоны Владимир Белоброцкий из нововоронежского филиала «Атомтехэнерго» приехал на ЛАЭС 1 декабря — контролировать выполнение требований ядерной безопасности во время загрузки. В Петербурге он впервые, но на знакомство с городом почти нет времени. «Я свободен лишь в «отсыпные» дни после ночных смен. За две недели у меня таких было два», — рассказывает Владимир Белоброцкий. В первый выходной он отправился на стадион «СанктПетербург» — смотреть, как играет «Зенит». Во второй — в Эрмитаж.
На энергоблоке № 2 строящейся ЛАЭС продолжаются строительно-монтажные работы. Смонтирована цилиндрическая часть внутренней защитной оболочки здания реактора, на штатное место установлена ловушка расплава, корпусы главных циркуляционных насосных агрегатов, элементы главного циркуляционного трубопровода, четыре парогенератора и компенсатор давления. Завершено бетонирование шахты реактора и бетонирование плиты перекрытия реакторного зала на отметке +26,2 м. В здании турбины установлен статор турбогенератора.
На смене Владимир Белоброцкий не сводит глаз с монитора, на котором отражается состояние активной зоны. Она разделена на 163 ячейки. «Там, где красные отметки, ТВС уже загружены. А вот здесь, видите, ячейка мигает. Это значит, прямо сейчас в нее устанавливается сборка», — показывает Владимир Белоброцкий.
В его задачи входит наблюдение за загрузкой сборок в реактор в соответствии с координатами и графиком. Фактически он страхует оператора, управляющего перегрузочной машиной дистанционно, с пульта.
В ТВС содержится топливо разной степени обогащения. В 121 сборке вдобавок размещены поглощающие стержни системы управления и защиты — для регулирования мощности реактора. Такие ставят в ячейки, которые не граничат с выгородкой, то есть во все, кроме периферийного ряда активной зоны.
После установки всех ТВС можно завершать сборку реактора. На штатные места устанавливаются последние конструктивные элементы: блок защитных труб, верхний блок и металлоконструкции блока электроразводок. Заканчивается монтаж датчиков системы внутриреакторного контроля и теплоизоляции.
Чтобы надежно закрепить верхний блок, крышку реактора, обеспечив полную герметичность, используется машина-гайковерт. За несколько минут она затягивает 54 гайки — равномерно, без перекосов, отслеживая величину усилия затяжки. Вручную этого добиться невозможно. «Рутинная работа, — улыбается Владимир Белоброцкий. — Другое дело — испытания реактора, когда он впервые выводится в критическое состояние. В этот момент у меня дух захватывает».
Испытания реактора — завершающий этап физпуска. Вначале блок выводится на минимально контролируемый уровень мощности — менее 1 % номинальной. Запускается самоподдерживающаяся цепная реакция деления урана. «Это будет эпический момент: блок начнет дышать», — торжественным тоном говорит Владимир Белоброцкий.
Кстати
На строительстве первого энергоблока применялась технология укрупненной сборки. Купол гермооболочки установили сразу с теплообменниками — конденсаторами системы пассивного отвода тепла и трубопроводами спринклерной системы. Это сложное оборудование, его монтаж на высотных отметках занимает много времени, а так работа идет гораздо быстрее.
Другое нововведение — монтаж оборудования открытым способом, или «опен-топ» (с англ. — «открытый верх»). Оборудование устанавливают на штатное место, пока в здании нет крыши. Таким образом был смонтирован корпус реактора диаметром почти 5 м и весом 330 т.
На завершающем этапе строительства была принята проектная система управления. Это позволило оптимизировать сооружение и обеспечить готовность энергоблока в директивные сроки.
Для управления ядерной реакцией используют регулирующие стержни или меняют концентрацию борной кислоты в теплоносителе первого контура. В стержнях содержится карбид бора — вещество, хорошо поглощающее нейтроны, при глубоком введении стержней цепная реакция становится невозможной. Увеличение концентрации борной кислоты в теплоносителе первого контура приводит к затуханию реакции, а уменьшение — к увеличению мощности реактора.
Разогрев за счет реакции деления на 1 % номинальной мощности настолько невелик, что реактор охлаждается за счет естественного рассеяния. При этом он находится в критическом состоянии: можно проводить физические испытания и эксперименты. В это время уточняют расчетные нейтронно-физические характеристики первой топливной загрузки, а также проверяют аварийную защиту.
«На блочном пункте управления сбрасывают все поглощающие стержни. Реакция должна остановиться за четыре секунды — тогда мы убедимся, что энергоблок работает безопасно и по проекту. Затем выпускается протокол испытаний. После надзорные органы дают разрешение на увеличение мощности», — рассказывает Владимир Белоброцкий.
На испытания реактора при физпуске уходит примерно две недели. Затем — подготовка к энергетическому пуску и опытно-промышленной эксплуатации. Все оборудование энергоблока проходит финальную проверку при работе на эксплуатационных параметрах, с выдачей электрической и тепловой энергии. «Энергопуск осуществляется с остановками на мощностях через каждые 5 % — для проверок и регулировки датчиков. На 35 – 40 % происходит пробный запуск генератора и синхронизация с сетью», — поясняет Владимир Белоброцкий.
«С декабря 2016 года, загрузки первого имитатора, мы работаем практически без выходных, чтобы запустить реактор в срок. Конечно, накопилась усталость, — признается Владимир Штацкий. — Но понимание того, что результаты моей работы необходимы стране, вдохновляет».
Источник: www.atomic-energy.ru
Что такое АЭС?
10,7% всемирной генерации электричества ежегодно вырабатывают атомные электростанции. Наряду с ТЭС и ГЭС они трудятся над обеспечением человечества светом и теплом, позволяют пользоваться электроприборами и делают наши жизнь удобнее и проще. Так уж вышло, что сегодня слова «атомная станция» ассоциируются с мировыми катастрофами и взрывами. Простые обыватели не имеют ни малейшего понятия о работе АЭС и ее строении, но даже самые непросвещенные наслышаны и напуганы происшествиями в Чернобыле и Фукусиме.
Что такое АЭС? Как они работают? Насколько опасны атомные станции? Не верьте слухам и мифам, давайте разбираться!
Что такое АЭС?
16 июля 1945 года на военном полигоне в США впервые извлекли энергию из ядра урана. Мощнейший взрыв атомной бомбы, принесший огромное количество человеческих жертв, стал прототипом современного и абсолютно мирного источника электроэнергии.
Впервые электроэнергию с помощью ядерного реактора получили 20 декабря 1951 года в штате Айдахо в США. Для проверки работоспособности генератор подключили к 4м лампам накаливания, неожиданно для всех лампы зажглись. С этого момента человечество стало использовать энергию ядерного реактора для получения электричества.
Первая в мире атомная станция была запущена в Обнинске в СССР в 1954 году. Ее мощность составляла всего 5 мегаватт.
Что такое АЭС? АЭС это ядерная установка, которая производит энергию с помощью ядерного реактора. Ядерный реактор работает на ядерном топливе, чаще всего уране.
В основе принципа работы ядерной установки лежит реакция деления нейтронов урана, которые сталкиваясь друг с другом, делятся на новые нейтроны, которые, в свою очередь, тоже сталкиваются и тоже делятся. Такая реакция называется цепной, она и лежит в основе ядерной электроэнергетики. При всем этом процессе выделяется тепло, которое нагревает воду до ужасно горячего состояния (320 градусов по Цельсию). Потом вода превращается в пар, пар вращает турбину, она приводит в действие электрогенератор, который и вырабатывает электроэнергию.
Строительство АЭС сегодня ведется большими темпами. Основная причина роста количества АЭС в мире – это ограниченность запасов органического топлива, попросту говоря, запасы газа и нефти иссякают, они необходимы для промышленных и коммунальных нужд, а урана и плутония, выступающих топливом для атомных станций, нужно мало, его запасов пока вполне хватает.
Что такое АЭС? Это не только электричество и тепло. Наряду с выработкой электроэнергии, ядерные электростанции используются и для опреснения воды. К примеру, такая атомная станция есть в Казахстане.
Какое топливо используют на АЭС
На практике в атомных станциях могут применяться несколько веществ, способных выработать атомную электроэнергию, современное топливо АЭС – это уран, торий и плутоний.
Ториевое топливо сегодня не применяется в атомных электростанциях, т.к. его сложнее преобразовать в тепловыделяющие элементы, если коротко ТВЭлы.
ТВЭлы — это металлические трубки, которые помещаются внутрь ядерного реактора. Внутри ТВЭлов находятся радиоактивные вещества. Эти трубки можно назвать хранилищами ядерного топлива. Вторая причина редкого использования тория – это его сложная и дорогая переработка уже после использования на АЭС.
Плутониевое топливо тоже не используется в атомной электроэнергетике, т.к. это вещество имеет очень сложный химический состав, который до сих пор так и не научились правильно использовать.
Урановое топливо
Основное вещество, вырабатывающее энергию на ядерных станциях – это уран. Уран сегодня добывается тремя способами: открытым способом в карьерах, закрытым в шахтах, и способом подземного выщелачивания, с помощью бурения шахт. Последний способ особенно интересен. Для добычи урана выщелачиванием в подземные скважины заливается раствор серной кислоты, он насыщается ураном и выкачивается обратно.
Самые крупные запасы урана в мире находятся в Австралии, Казахстане, России и Канаде. Самые богатые месторождения в Канаде, Заире, Франции и Чехии. В этих странах из тонны руды получают до 22 килограмм уранового сырья. Для сравнения, в России из одной тонны руды получают чуть больше полутора килограмм урана.
Места добычи урана нерадиоактивны. В чистом виде это вещество мало опасно для человека, гораздо большую опасность представляет радиоактивный бесцветный газ радон, который образуется при естественном распаде урана.
В виде руды уран в АЭС использовать нельзя, никаких реакций он дать не сможет. Сначала урановое сырье перерабатывается в порошок – закись окись урана, а уже после оно становится урановым топливом. Урановый порошок превращается в металлические «таблетки», — он прессуется в небольшие аккуратные колбочки, которые обжигаются в течение суток при чудовищно высоких температурах больше 1500 градусов по Цельсию. Именно эти урановые таблетки и поступают в ядерные реакторы, где начинают взаимодействовать друг с другом и, в конечном счете, дают людям электроэнергию.
В одном ядерном реакторе одновременно работают около 10 миллионов урановых таблеток.
Конечно, просто так урановые таблетки в реактор не закидываются. Они помещаются в металлические трубки из циркониевых сплавов — ТВЭлы, трубки соединяются между собой в пучки и образуют ТВС – тепловыделяющие сборки. Именно ТВС и могут по праву называться топливом АЭС.
Переработка топлива АЭС
Примерно через год использования уран в ядерных реакторах нужно менять. Топливные элементы остужают в течение нескольких лет и отправляют на рубку и растворение. В результате химической экстракции выделяются уран и плутоний, которые идут на повторное использование, из них сделают свежее ядерное топливо.
Продукты распада урана и плутония идут на изготовление источников ионизирующих излучений. Они используются в медицине и промышленности.
Все, что остается после этих манипуляций, отправляется в раскаленную печь и из остатков варится стекло, которое потом остается храниться в специальных хранилищах. Почему именно стекло? Из него будет очень сложно достать остатки радиоактивных элементов, которые могут навредить окружающей среде.
Новости АЭС — не так давно появившийся новый способ утилизации радиоактивных отходов. Созданы так называемые быстрые ядерные реакторы или реакторы на быстрых нейтронах, которые работают на переработанных остатках ядерного топлива. По подсчетам ученых, остатки ядерного топлива, которые сегодня хранятся в хранилищах, способны на 200 лет обеспечить топливом реакторы на быстрых нейтронах.
Кроме того, новые быстрые реакторы могут работать на урановом топливе, которое делается из 238 урана, это вещество не используется в привычных атомных станциях, т.к. сегодняшним АЭС проще перерабатывать 235 и 233 уран, которого в природе осталось немного. Таким образом, новые реакторы – это возможность использовать огромные залежи 238го урана, которые до этого никто использовал.
Как строится АЭС?
Что такое атомная электростанция? Что представляет собой это нагромождение серых зданий, которые большинство из нас видело только по телевизору? Насколько прочны и безопасны эти конструкции? Каково строение АЭС? В сердце любой атомной станции находится здание реактора, рядом с ним помещается машинный зал и здание безопасности.
Строительство АЭС ведется согласно нормативным актам, регламентам и требованиям безопасности для объектов, работающих с радиоактивными веществами. Ядерная станция – полноправный стратегический объект государства. Поэтому толщина укладки стен и железобетонных арматурных сооружений в здании реактора в несколько раз больше, чем у стандартных сооружений. Таким образом, помещения атомных станций могут выдержать 8-бальное землетрясение, торнадо, цунами, смерчи и падение самолета.
Здание реактора венчается куполом, который защищен внутренней и внешней бетонными стенками. Внутреннюю бетонную стенку покрывает стальной лист, который в случае аварии должен создать закрытое воздушное пространство и не выпустить радиоактивные вещества в воздух.
Каждая АЭС имеет свой бассейн выдержки. Туда помещаются урановые таблетки, которые уже отслужили свой срок. После того, как урановое топливо вытаскивают из реактора, оно остается чрезвычайно радиоактивным, чтобы реакции внутри ТВЭлов перестали происходить, должно пройти от 3х до 10ти лет (в зависимости от устройства реактора, в котором топливо находилось). В бассейнах выдержки урановые таблетки остывают, и внутри них перестают происходить реакции.
Технологическая схема АЭС, а проще говоря, схема устройства атомных станций бывает нескольких типов, как и характеристика АЭС и тепловая схема АЭС, она зависит от типа ядерного реактора, который используется в процессе получения электроэнергии.
Плавучая АЭС
Что такое АЭС, нам уже известно, но российским ученым пришло в голову, взять атомную станцию и сделать ее передвижной. К сегодняшнему дню проект почти завершен. Назвали эту конструкцию плавучая АЭС. По задумке, плавучая ядерная электростанция сможет обеспечить электричеством город населением до двухсот тысяч человек. Главное ее достоинство – возможность перемещения по морю.
Строительство АЭС, способной к передвижению, пока ведется только в России.
Новости АЭС это скорый запуск первой в мире плавучей ядерной электростанции, которая призвана обеспечить энергией портовый город Певек, находящийся в Чукотском автономном округе России. Называется первая плавучая атомная станция «Академик Ломоносов», строится мини-АЭС в Петербурге и планируется к запуску в 2016 – 2019 годах. Презентация атомной электростанции на плаву состоялась в 2015, тогда строители представили почти готовый проект ПАЭС.
Плавучая АЭС призвана обеспечить электроэнергией самые отдаленные города, имеющие выход к морю. Ядерный реактор «Академика Ломоносова» не такой мощный, как у сухопутных атомных станций, но имеет срок эксплуатации 40 лет, это значит, что жители небольшого Певека почти полвека не будут страдать от нехватки электричества.
Плавучая АЭС может быть использована не только как источник тепловой и электроэнергии, но и для опреснения воды. По расчетам, в сутки она может выдать от 40 до 240 кубометров пресной воды.
Стоимость первого блока плавучей АЭС составила 16 с половиной миллиардов рублей, как видим, строительство атомных станций – не дешевое удовольствие.
Безопасность АЭС
После Чернобыльской катастрофы в 1986 году и аварии на Фукусиме в 2011 слова атомная АЭС вызывают у людей страх и панику. На деле современные атомные станции оснащены по последнему слову техники, разработаны специальные правила безопасности, и в целом защита АЭС состоит из 3х уровней:
На первом уровне должна быть обеспечена нормальная эксплуатация АЭС. Безопасность АЭС во многом зависит от правильно подобранного места для размещения атомной станции, качественно созданного проекта, выполнения всех условий при постройке здания. Все должно отвечать регламентам, инструкциям по безопасности и планам.
На втором уровне важно не допустить перехода нормальной работы АЭС в аварийную ситуацию. Для этого существуют специальные приборы, которые контролируют температуру и давление в реакторах, и сообщают о малейших изменениях показаний.
Если первый и второй уровень защиты не сработали, в ход идет третий – непосредственная реакция на аварийную ситуацию. Датчики фиксируют аварию и сами реагируют на нее – реакторы глушатся, источники радиации локализируются, активная зона охлаждается, об аварии сообщается.
Безусловно, ядерная электростанция требует особого внимания к системе безопасности, как на стадии строительства, так и на стадии эксплуатации. Несоблюдения строгого регламента могут повлечь за собой очень серьезные последствия, однако сегодня большая часть ответственности за безопасность АЭС ложится на компьютерные системы, а человеческий фактор почти полностью исключен. Принимая во внимание высокую точность современных машин, в безопасности АЭС можно быть уверенными.
Специалисты уверяют, что в стабильно работающих современных атомных станциях или, находясь рядом с ними, получить большую дозу радиоактивного излучения невозможно. Даже работники АЭС, которые, к слову, ежедневно измеряют уровень полученного излучения, подвергаются облучению не больше, чем обычные жители крупных городов.
Ядерные реакторы
Что такое АЭС? Это в первую очередь работающий ядерный реактор. Внутри него и происходит процесс выработки энергии. В ядерный реактор закладываются ТВС, в нем же урановые нейтроны вступают в реакцию друг с другом, там же они передают тепло воде и так далее.
Внутри конкретного здания реактора находятся следующие сооружения: источник водоснабжения, насос, генератор, паровая турбина, конденсатор, деаэраторы, очиститель, клапан, теплообменник, непосредственно реактор и регулятор давления.
Реакторы бывают нескольких типов, в зависимости от того, какое вещество исполняет функцию замедлителя и теплоносителя в устройстве. Наиболее вероятно, что современная ядерная электростанция будет иметь реакторы на тепловых нейтронах:
- водо-водяные (с обычной водой в качестве и замедлителя нейтронов, и теплоносителя);
- графитоводные (замедлитель – графит, теплоноситель – вода);
- графитогазовые (замедлитель – графит, теплоноситель – газ);
- тяжеловодные (замедлитель – тяжёлая вода, теплоноситель – обычная вода).
КПД АЭС и мощность АЭС
Общий КПД АЭС (коэффициент полезного действия) с водо-водяным реактором около 33%, с графитоводным – около 40%, тяжеловодным – около 29%. Экономическая состоятельность АЭС зависит от КПД ядерного реактора, энергонапряженности активной зоны реактора, коэффициента использования установленной мощности за год и т.д.
Новости АЭС – обещание ученых в скором времени увеличить КПД атомных станций в полтора раза, до 50%. Это произойдет, если тепловыделяющие сборки, или ТВС, которые непосредственно закладываются в ядерный реактор, будут изготавливать не из сплавов циркония, а из композита. Проблемы АЭС сегодня в том, что цирконий недостаточно жаропрочен, он не выдерживает очень высоких температур и давления, поэтому и КПД АЭС выходит невысоким, композит же может выдержать температуру выше тысячи градусов по Цельсию.
Эксперименты по использованию композита в качестве оболочки для урановых таблеток ведутся в США, Франции и России. Ученые работают над увеличением прочности материала и его внедрением в атомную энергетику.
Что такое атомная электростанция? АЭС это мировая электрическая мощь. Общая электрическая мощность АЭС всего мира – 392 082 МВт. Характеристика АЭС зависит в первую очередь от ее мощности. Самая мощная атомная станция в мире находится во Франции, мощность АЭС Сиво (каждого блока) больше полутора тысяч МВт (мегаватт).
Мощность других ядерных электростанций колеблется от 12 МВт в мини-АЭС (Билибинская АЭС, Россия) до 1382 МВт (атомная станция Фламанвиль, Франция). На этапе строительства находятся блок Фламанвиль с мощностью 1650 МВт, атомные станции Южной Кореи Син-Кори с мощностью АЭС в 1400 МВт.
Стоимость АЭС
АЭС, что это? Это и большие деньги. Сегодня людям нужны любые способы добычи электроэнергии. Водяные, тепловые и атомные электростанции повсеместно строятся в более или менее развитых странах. Строительство атомной станции – процесс не из легких, требует больших затрат и капиталовложений, чаще всего денежные ресурсы черпаются из государственных бюджетов.
В стоимость АЭС входят капитальные затраты — расходы на подготовку площади, строительство, введение оборудования в эксплуатацию (суммы капитальных расходов запредельные, к примеру, один парогенератор АЭС стоит больше 9ти миллионов долларов). Кроме того ядерные станции требуют и эксплуатационных расходов, которые включают в себя покупку топлива, расходы на его утилизацию и проч.
По многим причинам официальная стоимость ядерной станции высчитывается лишь приблизительно, сегодня ядерная станция обойдется примерно в 21-25 миллиардов евро. С нуля построить один атомный блок обойдется примерно в 8 миллионов долларов. В среднем срок окупаемости одной станции – 28 лет, срок эксплуатации – 40 лет. Как видно, атомные станции – достаточно дорогое удовольствие, но, как мы выяснили, невероятно нужное и полезное для нас с вами.
Источник: chernobylguide.com