Радиоактивное топливо содержится в 400 000 сферах размером с теннисный мяч. Один шар даёт столько же энергии, сколько 1,5 тонны угля. Таков принцип работы атомной электростанции четвёртого поколения.
Первая в мире АЭС 4-го поколения
В Китае АЭС Шидаован начала коммерческую эксплуатацию. Это первая в мире атомная электростанция четвёртого поколения, работающая в регулярном режиме, сообщает издание CGTN. На атомной электростанции используются два современных модульных реактора. Они, наряду с другими типами реакторов, считаются четвёртым поколением ядерной энергетики. В данном случае это высокотемпературные реакторы, в которых топливо хранится в сферах.
Тип реактора называется HTR-PM (высокотемпературным). Строительство станции началось в 2012 году. Атомную электростанцию подключили к электросетям в 2021 году. Регулярные операции начались 6 декабря 2023 года. В январе 2024 года подводят итоги: все идёт как надо. Два реактора производили около 150 мегаватт энергии в день.
Особенностью HTR-PM является то, что они считаются более безопасными и эффективными, чем другие реакторы. Радиоактивное топливо упаковано не в стержни, а в шарики. Их диаметр составляет 6 сантиметров, поэтому они немного меньше теннисного мяча. Каждый реактор содержит до 430 000 таких шариков. Одна сфера выделяет столько же энергии, сколько 1,5 тонны угля, прежде чем топливо израсходуется.
Шары выдерживают температуру до 2500°C
В каждой сфере находится 12 000 - 15 000 частиц топлива диаметром один миллиметр. Внутри частицы - крошечное топливное ядро, покрытое четырьмя слоями графита. По словам операторов АЭС, это решение призвано обеспечить защиту от плавления.
Шары выдерживают температуру до 2500°C. Рабочая температура в реакторе ограничена 750°C. Эта высокая термостойкость предназначена для эффективного предотвращения утечки радиоактивного материала.
Газообразный гелий используется для охлаждения реактора и рассеивания тепла. При этом достигаются более высокие температуры, чем у теплоносителя в обычных реакторах. Полученный пар имеет температуру 566°C. Это значит, что для генерации электроэнергии можно эксплуатировать обычные паровые турбины. Для обычных АЭС приходится строить специальные турбины с меньшим КПД. Так что новые реакторы более эффективны.
Новое поколение реакторов считается безопасным даже при расплавлении активной зоны. Если подача гелия прерывается и температура в активной зоне реактора повышается, реактор автоматически отключается. Ситуация становится опасной только в том случае, если в ядро проникает воздух или влага. Кислород может вызвать воспламенение графита. Если температура огня достигнет 2500°C, ядерное топливо может выйти из шаров и попасть в окружающую среду.
Прародитель современного реактора 4-го поколения был разработан в Германии. Первый реактор был введён в эксплуатацию в 1966 году на территории тогдашнего ядерного исследовательского центра в Юлихе. Его мощность составляла 15 мегаватт. Коммерческая эксплуатация экспериментального реактора проходила с 1969 по 1988 год.
Исследования проводились также с 2011 по 2014 год и выявили неисправности. В апреле 2011 года было объявлено, что 2285 шаров просто исчезли. Неизвестно, были ли они на самом деле украдены или уничтожены в экспериментальных целях без документального подтверждения.
Китайский реактор частично основан на экспериментальном реакторе Юлиха, но его рабочая температура ограничена 750°C. Немецкий реактор эксплуатировался при температуре до 950°C с 1974 по 1987 год. Вот почему критики называют его «среднетемпературным реактором».
Дальнейшая разработка китайского проекта HTR-PM600 уже ведётся. 6 высокотемпературных реакторов подключены для работы турбины мощностью 650 мегаватт. Ещё на 6 объектах проводятся технико-экономические обоснования. Также было принято решение о сотрудничестве с Саудовской Аравией, которая оказывает финансовую поддержку проекту.