В ОКБ «Гидропресс» прошел семинар, посвященный атомной станции малой мощности с реактором ВВЭР-И. О характеристиках и потенциале установки рассказывает заместитель генерального конструктора, начальник отделения теплофизики «Гидропресса» Михаил Быков.
— В чем особенности конструкции этого реактора?
— Если коротко, ВВЭР-И — модульный реактор малой мощности интегрального типа с естественной циркуляцией теплоносителя.
В корпусе размещена активная зона, блок тяговых труб, модули парогенераторов и другие внутрикорпусные устройства. Теплоноситель с более высокой температурой и меньшей плотностью поступает из активной зоны в межтрубное пространство парогенераторов, там охлаждается и по опускному участку направляется обратно в активную зону, где разогревается — и так по кругу. Циркуляция происходит только в корпусе. Высота расположения парогенераторов и активной зоны обеспечивает устойчивую естественную циркуляцию. Из парогенераторов перегретый пар давлением 3 МПа и температурой около 290 °C выходит за пределы корпуса реактора и поступает на турбину или циркулирует через теплообменники, обеспечивая теплоснабжение. Под интегральным исполнением реактора мы имеем в виду, что первый контур интегрирован в его корпус.
— Что это дает?
— Первое преимущество — сокращение количества оборудования, то есть отделение реакторное можно сделать компактным. Второе — исключение трубопроводов большого диаметра. Самый большой диаметр трубопроводов в ВВЭР-И с теплоносителем под высоким давлением — менее 100 мм. Поскольку трубопроводов большого диаметра нет, минимизируется состав систем безопасности. Отсюда третье неоспоримое преимущество — в проекте нет активных, запускаемых человеком систем безопасности.
Принцип модульности распространяется на весь реактор. В корпусе размещены семь модульных парогенераторов. Их просто обслуживать, ремонтировать и даже, если потребуется, заменять. Модульность реактора в целом заключается в принципиальной возможности разместить под одной гермооболочкой два-три реактора.
Тепловая мощность реактора в базовом исполнении — 250 МВт. Но оценки показали, что без существенного изменения проекта, просто за счет увеличения высоты корпуса реактора на 1,5–2 м и модулей парогенератора мощность можно форсировать до 400 МВт. Так наше предложение заказчику расширяется.
— Первое упоминание ВВЭР-И появилось в 2015 году. Что изменилось с тех пор? Идея развивалась или ее решили пересмотреть?
— Проект на уровне концептуальных идей упоминался в 2015 году в приложении к сборнику «Вопросы атомной науки и техники» под названием «Современные проекты ОКБ «Гидропресс». К этим идеям мы вернулись в 2022 году, сохранив концепцию, но серьезно переосмыслив подход к реализации. Рассмотрели много предложений по конструкции реактора, остановились на проверенной временем технологии.
Корпус реактора похож на корпус ВВЭР‑1000, прослуживший уже более 1 тыс. реакторо-лет. В нем нужно было разместить парогенераторы и активную зону — возникла дилемма: теплоноситель должен омывать трубчатку парогенератора или, наоборот, второй контур организовать в межтрубном пространстве? Или такой вопрос: как создать тяговый участок для обеспечения устойчивой естественной циркуляции? Такие развилки и задачи возникали по многим аспектам. И здорово, что в работу с самого начала с азартом включилась молодежь. Смелые идеи тут же оценивали, просчитывали варианты, выбирали оптимальные решения. Конечно, опытные коллеги помогали, направляли, подсказывали. В совместной работе появилось техническое предложение реакторной установки ВВЭР-И. Я бы сказал, что она проработана даже серьезнее, чем того требует данная стадия. Сформировано техзадание на эскизный проект.
3D-модель реактора ВВЭР-И Страна Росатом— Почему выбрали конструкцию с естественной циркуляцией?
— Обычная реакторная установка ВВЭР большой мощности способна на естественной циркуляции вытянуть более 10 % номинальной мощности, что подтверждают испытания. Это около 300 МВт тепловой мощности при не особо большой разности высот активной зоны и парогенераторов. Так почему не попробовать в том же корпусе получить почти ту же мощность, уменьшив гидравлическое сопротивление контура циркуляции и создав все условия, включая наличие чехловых кассет в активной зоне и блока тяговых труб, для обеспечения устойчивой естественной циркуляции? Попробовали, сделали CFD-модель (вычислительная гидродинамика — «СР»), получили замечательные результаты. Не надо придумывать, как интегрировать циркуляционные насосы в корпус реактора, нет необходимости их питать, обслуживать. На мой взгляд, чем меньше сложного оборудования и проще конструкция, тем она надежнее.
— У «Росатома» уже есть РИТМ‑200, создается РИТМ‑400. Почему «Гидропресс» взялся проектировать с нуля ВВЭР-И?
— РИТМ‑200 и РИТМ‑400 — результат многолетнего труда наших коллег из ОКБМ им. Африкантова, гордость и дивизиона, и отрасли. Но и мы не хотим оставаться в стороне от бурного развития малой энергетики и предлагаем проект, который, на наш взгляд, можно лицензировать в кратчайшие сроки и по отечественной, и по зарубежной нормативной базе.
С учетом тренда зеленой энергетики, декарбонизации востребованы будут и РИТМ, и ВВЭР-И. Здоровая конкуренция полезна, и несколько различные технологические решения будут определять выбор проекта для конкретной площадки.
Пока мы работали над ВВЭР-И своими силами, но сейчас уже та стадия, когда требуется совместная работа генерального проектировщика и научного руководителя. Тогда появится облик АЭС, объем оборудования и систем, после чего уже можно делать выводы, в каких регионах и странах будет привлекательным предложение АСММ с ВВЭР-И.
— Каковы следующие шаги?
— Ведущие специалисты отрасли, приглашенные на семинар, высоко оценили проделанную работу, они заинтересованы в продолжении. Мы намерены в этом году двигаться к эскизному проекту РУ. Пора заразить энтузиазмом, которого у нас в избытке, и генерального проектировщика, и научного руководителя, и потенциальных заказчиков. Вместе мы способны создать экономически привлекательную, с большим экспортным потенциалом, удовлетворяющую всем современным требованиям безопасности атомную станцию малой мощности и еще больше укрепить лидерские позиции «Росатома» в этом рыночном сегменте. Надеемся, наш оптимизм поддержит руководство госкорпорации.
