АТОМНЫЕ СТАНЦИИ МАЛОЙ МОЩНОСТИ И ПЛАВУЧИЕ АЭС

Актуальность задачи

Более 60% территорий северных и дальневосточных регионов России не входит в систему централизованного энергоснабжения. Необходимость использования ограниченных местных энергоресурсов и зависимость от поставок топлива в условиях «северного завоза» существенно тормозят процесс освоения Арктики — одного из приоритетных направлений развития российской экономики.

Энергетическая безопасность и условия для устойчивого социально-экономического развития отдаленных российских регионов могут быть обеспечены путем широкого применения энергетических установок малой (единицы и десятки МВт) мощности, в частности, атомных станций малой мощности (АСММ) и плавучих атомных теплоэлектростанций (ПАТЭС).

Создание и серийное производство ПАТЭС и АСММ позволит не только повысить уровень жизни населения отдаленных районов Крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока, но и значительно увеличить экспортный потенциал России, так как, по экспертным оценкам, уже к 2030 г. мировая потребность в энергетических установках подобного класса может составить несколько сотен единиц.

Россия обладает приоритетом в разработке малогабаритных атомных энергоустановок как «традиционного» водо-водяного типа (КЛТ-40С), так и перспективных на быстрых нейтронах с жидкометаллическим свинцово-висмутовым теплоносителем (СВБР-100). Эти разработки используют опыт создания ЯЭУ боевых кораблей, АПЛ и атомных ледоколов, основанный на наличии уникальных ядерных технологий, в частности, технологии реакторов на промежуточных нейтронах со свинцово-висмутовым теплоносителем.

Плавучая АТЭС на базе реакторной установки КЛТ-40С атомного ледокола.

Характерной особенностью российских разработок энергетических установок малой мощности является их ориентированность на применение в составе плавучих или малогабаритных транспортабельных АСММ. Такой подход позволяет избежать многих сложностей, возникающих при создании инфраструктуры, необходимой для функционирования стационарных АЭС в труднодоступных регионах Сибири и Дальнего Востока.

Реакторный моноблок СВБР-100 со свинцово-висмутовым теплоносителем.

Исследования ИБРАЭ РАН

Исследования ИБРАЭ РАН в данной области ориентированы на разработку концепции и стратегии применения атомных станций малой мощности в структуре региональной энергетики страны. Основные результаты этих исследований состоят в следующем:

• на основании многофакторного анализа выделены три наиболее перспективных класса проектов АСММ: транспортабельная АСММ с установленной мощностью более 10 МВт (ПАТЭС); блочная транспортабельная АСММ с установленной мощностью более 50 МВт (СВБР-100); транспортабельная АСММ с установленной мощностью менее 10 МВт (АБВ-6М);
• созданы модификации инвестиционной модели, отражающие специфику их технико-экономических параметров и жизненных циклов;
• общий рынок применения АСММ до 2030 года оценивается 3,7-4,2 ГВт(э) или до 10 ГВт установленных электрических мощностей, что в количественном выражении составляет до 200 установок класса АБВ-6М и до 70-90 установок класса ПАТЭС, работающих в когенерационном режиме.

ИБРАЭ РАН совместно с организациями-партнерами проводит научно-исследовательские работы по обоснованию безопасности реакторных установок для АСММ и ПАТЭС, как водо-водяного типа, так и на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем.

Практические результаты

В настоящее время завершается строительство первой в мире ПАТЭС «Академик Ломоносов» на основе судовой реакторной установки КЛТ-40С водо-водяного типа (головной разработчик ОАО «ОКБМ Африкантов»). Установленная электрической мощность двух РУ составляет 70 МВт, тепловая мощность — до 300 ГКал/час; реакторы могут также использоваться в системе опреснения морской воды. Основными достоинствами ПАТЭС являются: мобильность; возможность размещения практически в любой береговой зоне, в том числе в районах высокой сейсмической активности и вечной мерзлоты; отсутствие необходимости в развитой береговой инфраструктуре; высокий уровень экологической и радиационной безопасности (после окончания эксплуатации ПАТЭС береговые сооружения могут быть утилизированы до состояния «зеленой лужайки»).

Строительство ПАТЭС «Академик Ломоносов» на Балтийском заводе в Санкт-Петербурге.

ИБРАЭ РАН совместно с ОАО «ОКБМ Африкантов» проведено обоснование водородной безопасности и систем удержания расплава реакторных установок для ПАТЭС и АСММ. Так, выполненное в 2011—2012 гг. с использованием интегрального расчетного кода СОКРАТ моделирование различных сценариев протекания тяжелых аварий с потерей теплоносителя продемонстрировало высокую надежность реакторных установок КЛТ-40С.

Конференции и публикации

Российской академией наук, Госкорпорацией по атомной энергии «Росатом» и ИБРАЭ РАН проведены межотраслевые межрегиональные научно-технические конференции «Перспектива развития системы атомных станций малой мощности в регионах, не имеющих централизованного электроснабжения» (2010 г.) и «Атомные станции малой мощности — актуальное направление развития атомной энергетики» (2013 г.). По результатам этих конференций подготовлены и изданы монографии «Атомные станции малой мощности: новое направление развития энергетики», «Атомные станции малой мощности — актуальное направление развития атомной энергетики».