Geum.ru

Инновационные технологии создания подземных аэс малой мощности дмитриев С. А. Моснпо «радон»

Вид материалаТезисы
Подобный материал:

Тезисы доклада:

ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СОЗДАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ АЭС МАЛОЙ МОЩНОСТИ


Дмитриев С.А.

МосНПО «РАДОН», Москва

Кедровский О.Л.

МосНПО «РАДОН», Москва,

Чесноков С.А.

ЗАО «Институт Оргэнергострой», Москва,

Кокосадзе А.Э.

ЗАО «Институт Оргэнергострой», Москва,

Фридкин В.М.

МИИТ, Москва


В «Стратегии развития атомной энергетики России в первой половине XXI века» не рассмотрены подземные атомные электростанции (ПАЭС). Такие станции мощностью 50…300 МВт с одним или несколькими реакторами могли бы быть сооружены во многих регионах Российской Федерации, в том числе в Арктике, Сибири, на Дальнем Востоке. Возможно, заказчиками ПАЭС могут стать зарубежные страны.

На первом этапе развития атомной энергетики были созданы и успешно эксплуатировались ПАЭС во Франции, Швеции, Норвегии, США, Швейцарии и России. В нашей стране в настоящее время находится в эксплуатации одна ПАЭС.

Современный этап развития атомной энергетики характеризуется значительным нарастанием угроз от глобального терроризма, в распоряжении которого могут оказаться средства поражения огромной разрушительной силы, в том числе уничтожающие подземные объекты на глубинах в десятки метров. Это ставит под сомнение надёжность современных как надземных, так и подземных предприятий и хранилищ любого типа. Целесообразно, в соответствии с реалиями XXI века, опираясь на обоснование рисков с позиций обеспечения необходимых уровней технической, экологической и экономической безопасности объектов атомной промышленности и энергетики, вернуться к концепции создания эффективных инженерных барьеров для ПАЭС относительно малой мощности, а также подземных хранилищ радиоактивных отходов (РАО) и отработавшего ядерного топлива (ОЯТ).

Решение этих проблем возможно, в первую очередь, на методологической основе синтеза достижений отечественного и мирового уровней в области конструктивных решений и технологий возведения строительных конструкций для сооружений различных классов: промышленных зданий, предприятий горнодобывающей отрасли, объектов транспортного строительства и ряда других. Для обеспечения безопасного захоронения РАО важную роль играют отработка технологии формирования первичного инженерного барьера, его радиационного, температурного и физико-механического режимов работы при длительном хранении опасных материалов в различных средах, для ВАО и ОЯТ – в течение десятков и сотен тысяч лет.

Разработка соответствующих технических решений должна проводиться на базе использования инновационных подходов к выбору конструкционных материалов, конструктивных форм подземных инженерных барьеров и способов их возведения. В результате необходимо создать новые подземные сооружения как природно-технические системы мультибарьеров, включающих инженерные барьеры, объединённые с окружающими их геомассивами. Такие мультибарьеры должны обеспечивать на глубинах до 1000 м радиационную и химическую безопасность ПАЭС и хранилищ, а также возможность сверхвысокого поглощения энергии динамического возбуждения от наружных и внутренних техногенных и природных воздействий большой мощности, включая взрыв в активной зоне реактора.

Важнейшим фактором, определяющим эффективность эксплуатации надземных АЭС и ПАЭС, является организация безопасного обращения с РАО и ОЯТ. Учитывая сложность организации и большую затратность перевозок этих продуктов по территории страны, вызывающих справедливую озабоченность населения, представляется целесообразным создавать подземные хранилища РАО и ОЯТ непосредственно на промышленных площадках АЭС, а для ПАЭС – в тех же выработках, где размещены реакторные установки. Естественно, что после исчерпания ресурса работоспособности реакторы ПАЭС останутся на месте без разборки и будут захоронены бетонированием соответствующих выработок с минимальными затратами на снятие объекта с эксплуатации. Считается, что капитальные затраты на подземное размещение реакторных блоков увеличивается по сравнению с наземным. Но во всех случаях экономический проигрыш сокращается до нуля – с учётом затрат на полную реабилитацию промышленной площадки и на снятие реактора ПАЭС с эксплуатации.

ПАЭС надёжно решают проблему радиационной безопасности региона при любых внешних природных и антропогенных воздействиях в течение всего жизненного цикла размещенной в нем станции и навсегда – после завершения этого цикла. ПАЭС по сравнению с наземными АЭС и тепловыми электростанциями (ТЭС) требуют значительно меньшего землеотвода в зонах, примыкающих к населенным пунктам.

«Сухопородные» месторождения соли для создания ПАЭС и хранилищ имеют неоспоримые преимущества перед массивами кристаллических скальных пород типа гранитов или гранито-гнейсов. После образования полости массив соляного купола, в отличие от массива изверженных пород, активно перестраивает своё объёмное напряжённо-деформированное состояние, устраняя со временем благодаря развитию пластических деформаций неизбежные нарушения сплошности в области контакта горной породы с первичной обделкой. Предлагается, в первую очередь – в галогенных геоформациях, создавать для ПАЭС и хранилищ специальные подземные сооружения, в виде вертикальных стволов диаметром 10…15 м, имеющих поперечные сечения, как правило – кольцевые, постоянные или изменяющиеся в вертикальном направлении по ширине и характерным размерам в плане, в том числе ступенчато, проходимых на глубину до 700…1000 м и уширяемых на отдельных вертикальных участках высотой 8…20 м до диаметра 20…25 м. В таких сооружениях предусматривается применение новых конструктивно-технологических решений системы инженерных барьеров, образующих вместе с соляным геомассивом устойчивый и долговечный мультибарьер. Целесообразно использовать опыт создания и эксплуатации реакторов атомных подводных лодок. Ниже таких реакторов или в отдельных вертикальных стволах меньших диаметров должны быть помещены хранилища ВАО и ОЯТ.

Подземные вертикальные шахтные выработки для реакторных помещений и хранилищ РАО намечается в основном возводить современными (или специально разработанными для ПАЭС) тоннелепроходческими буровыми машинами (ТБМ) вертикального погружения, которыми необходимо пройти один или несколько стволов на полную расчетную глубину. Внутри пространства ствола после завершения проходки возводится от днища «снизу вверх» специальная сборная или сборно-монолитная сталежелезобетонная оболочка. Монтаж (опускание) реакторов в проектное положение осуществляется с отметок земной поверхности козловыми кранами большой грузоподъемности.

Рассмотренный комплекс максимально безопасных подземных атомных энергетических установок весьма подходит и для объединения на общей промышленной площадке с производством водородных топливных элементов.

Осуществление рассмотренных концептуальных положений целесообразно в рамках специальной инновационной государственной программы и создаваемой для её реализации структуры, финансируемой за счет отчислений из госбюджета, включая средства на реализацию экологических программ, и частных инвестиций.