Geum.ru

О новых проектах реакторных установок ввэр на современном этапе развития атомной энергетики

Вид материалаДокументы

Содержание


5 ВВЭР со сверхкритическим давлением теплоносителя
Проекты инновационных водоохлаждаемых корпусных реакторов
Сравнение российского и зарубежных проектов на СКД
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6

5 ВВЭР со сверхкритическим давлением теплоносителя


В Федеральной Целевой Программе «Развитие атомного энергопромышленного комплекса России на 2007 - 2010 годы и на перспективу до 2015 года» был намечен переход к инновационным технологиям развития атомной энергетики (направление 4 ФЦП). Среди инновационных проектов международным форумом «Генерация IV» рассматриваются 6 систем, пригодных для коммерческого использования к 2030 году. Среди этих разработок система SCWR с реактором, охлаждаемым водой сверхкритического давления (СКД).

ОКБ «ГИДРОПРЕСС» с ГНЦ РФ ФЭИ и РНЦ «Курчатовский институт» в 2006 г. возобновили работы по разработке концепции инновационной РУ с корпусным легководным реактором сверхкритического давления ВВЭР-СКД [].

Сформулированы основные целевые показатели АЭС с ВВЭР-СКД, ориентированную на применение в замкнутом топливном цикле:
  • сохранение достигнутого уровня по надежности и безопасности эволюционных проектов ВВЭР поколения 3+;
  • коэффициент полезного действия (КПД) примерно 45%;
  • коэффициент воспроизводства (КВ) топлива более 0,8;
  • максимальное использование освоенной технологии ВВЭР и котло-турбинных установок со сверхкритическими и суперкритическими параметрами.

Работы над подобными проектами начались еще в 80-х годах прошлого века. В 1984 г. были выполнены эскизные проработки корпусного пароводяного реактора на быстрых нейтронах (совместная работа РНЦ «Курчатовский институт» и ОКБ «ГИДРОПРЕСС»). В 1990 г. предложена концепция корпусного реактора с естественной циркуляцией теплоносителя сверхкритического давления в первом контуре и изменением спектра нейтронов в процессе кампании ВВЭР-СКД-И (совместная работа РНЦ «Курчатовский институт» и ОКБ «ГИДРОПРЕСС»). Данный проект предусматривал размещение ПГ в корпусе реактора (интегральная компоновка).

В период 2006-2007г. была предложена концепция корпусного реактора для одноконтурной установки со сверхкритическим давлением теплоносителя ВВЭР-СКД. Был рассмотрен реактор с быстрорезонансным спектром нейтронов (совместная работа ГНЦ РФ ФЭИ и ОКБ «ГИДРОПРЕСС»), а также с тепловым спектром нейтронов (совместная работа ГНЦ РФ ФЭИ, РНЦ «Курчатовский институт» и ОКБ «ГИДРОПРЕСС») [–]. Сравнение некоторых из перечисленных проектов представлено в табл. 5.1.

В табл. 5.2 представлено сравнение с зарубежными аналогами.

К настоящему времени по одноконтурной РУ выполнены конструкторские проработки реактора (рис. 8), ВКУ, ТВС (рис. 9) для однозаходной и двухзаходной активной зоны.

Проведены нейтронно-физические и теплогидравлические расчеты. Выполнены предварительные проработки и расчеты тепловой схемы АЭС. Разработана концепция РУ, а также концепция безопасности РУ []. Разработаны требования к конструкционным материалам активной зоны и ВКУ, требования к ТВС и ПС СУЗ.

Были выявлены проблемные вопросы практической реализации проекта ВВЭР-СКД, которые требуют первоочередного изучения:
  • теплообмен в ТВС;
  • коррозия и перенос продуктов коррозии;
  • теплогидравлика активной зоны (вопросы гидропрофилирования);
  • теплогидравлика в камерах смешения;
  • устойчивость циркуляции теплоносителя в РУ с учетом обратных связей между нейтронной мощностью и параметрами теплоносителя в активной зоне;
  • исследование теплогидравлики при переходе через критическое давление в переходных процессах;
  • охлаждение активной зоны в авариях с потерей теплоносителя;
  • проблема ввода жидкого поглотителя для обеспечения подкритичности при заливе активной зоны холодной водой;
  • обеспечение отрицательных коэффициентов реактивности по температуре топлива и удельному объему теплоносителя.

Совместно с ГНЦ ФЭИ разработана программа НИОКР по РУ с ВВЭР-СКД, предусматривающая сооружение демонстрационного реактора тепловой мощностью 300 МВт.

Особо следует выделить вопрос создания системных теплогидравлических кодов для разработки требований к системам безопасности и выполнения анализов безопасности.

В настоящее время в ОКБ «ГИДРОПРЕСС» разработана расчетная программа ТЕМПА-СК [] для теплогидравлического анализа в поканальном (поячейковом) приближении ТВС, охлаждаемой водой сверхкритического давления. Ведется верификация программы.


Таблица 5.1

Проекты инновационных водоохлаждаемых корпусных реакторов

Параметр
Быстрый паро-водяной энергетический реактор (БПВЭР), (1984г.)
ВВЭР СКД-И, (1990г.)
Одноконтурная РУ с быстрорезонансным ВВЭР-СКД, (2007г.)

Мощность тепловая, МВт
3450
1350
до 3830

Электрическая, МВт
1200
515
до 1700

КПД , %
35
37
42-45

Топливо

UO2 + PuO2
UO2
UO2 + PuO2

Теплоноситель
Паро-водяная смесь
Вода СКД
(Р=23,5 МПа)
Вода СКД
(Р=24,5 МПа)

Температура теплоносителя (вход/выход), оС
347/360
365-345/

381-378
290/540

Коэффициент воспроизводства
до 1,20
0,78
0,9


Таблица 5.2

Сравнение российского и зарубежных проектов на СКД



Необходимо отметить огромную роль международного сотрудничества для реализации реактора с водой сверхкритического давления. Работы над подобными проектами ведутся в ЕС, Канаде, Японии, США, Ю.Корее, Китае. Под эгидой МАГАТЭ организована координационная исследовательская программа (CRP) по вопросам теплоотдачи к воде сверхкритического давления, создания и верификации теплогидравлических расчетных программ. В данной программе принимают участие ОКБ «ГИДРОПРЕСС» и ГНЦ ФЭИ.

В связи с разработкой проекта реактора, охлаждаемого водой сверхкритического давления, ВВЭР СКД становится принципиально важным участие Российских проектных и научных организаций в международном форуме «Генерация IV».




Рис.8. Вариант реактора ВВЭР-СКД с однозаходной активной зоной для одноконтурной РУ




Рис.9. Вариант конструкции ТВС с шестигранной головкой