Rosatom está desarrollando no solo el segmento de los reactores pequeños, sino también los microrreactores. La instalación del reactor Shelf-M está más cerca de implementarse en hardware. Vamos a hablar sobre las características del reactor y las perspectivas de su construcción.

Las particularidades del diseño

La potencia térmica del «Shelf-M» es de 35 MW y la potencia eléctrica es de 10 MW. La planta del reactor es del tipo integrado con reactor refrigerado por agua. El combustible será el dióxido de uranio en una matriz de silumin, que es una aleación de aluminio y silicio. La campaña de combustible durará ocho años. La longitud del Shelf-M es de 11 m, el diámetro de 8 m, el peso del módulo completamente preparado junto con la planta del reactor es de 370 toneladas, la vida útil de la planta es de 60 años. En caso necesario, se puede transportar de un sitio a otro, por ejemplo, en una barcaza.

Los grupos de trabajo creados por Rosatom y las administraciones de las regiones del norte de Rusia han identificado los posibles sitios para la ubicación de la planta SMR. “Ya estamos trabajando en las soluciones de diseño visual y preliminar para la planta nuclear en su conjunto con relación a uno de los posibles sitios”, afirmó Denis Kulikov, Jefe y Diseñador de plantas de reactores para las centrales nucleares de baja potencia, NIKIET de V.I. Dollezhal (parte de Rosatom).

El núcleo del «Shelf-M» está diseñado con el esquema de canales. El diseño del núcleo y la composición del combustible son similares a los que se utilizan en los rompehielos nucleares.

La composición del combustible de la central tiene una referencia elemento por elemento. Por lo tanto, el material de revestimiento es la ya acreditada aleación de cromo-níquel 42KhNM, y las características geométricas de la barra de combustible cruciforme son similares a las utilizadas en los reactores de investigación SM-3 y PIK. El diseñador principal y tecnólogo de la versión básica de la barra de combustible es el Instituto de Materiales Inorgánicos de Bochvar (VNIINM, parte de Rosatom).

El microrreactor “Shelf-M” es capaz de operar en el modo de circulación natural del refrigerante primario a aproximadamente el 30% del nivel máximo de potencia. NIKIET no ve la necesidad de asegurar completamente la circulación únicamente a través de procesos naturales, ya que la instalación debe ser transportada como un conjunto, y el reactor debe tener características generales razonables desde este punto de vista. Pero algunos de los sistemas de seguridad en “Shelf-M” están organizados en circulación natural: por ejemplo, los sistemas de enfriamiento y descongelación de emergencia del reactor no requieren sistemas de suministro de energía ni bombas para realizar sus funciones.

Desarrollos con perspectiva

Los especialistas de NIKIET están desarrollando un diseño preliminar de la planta del reactor, que deberá estar terminado a finales de este verano. Luego, se elaborarán los materiales para los diseños técnicos de los principales sistemas y equipos de la unidad de potencia.

Paralelamente, se realizan los desarrollos I+D orientados a la fundamentación experimental de las soluciones técnicas adoptadas para la planta del reactor. En particular, los expertos analizan la aplicabilidad de los elementos de equipo creados por métodos aditivos o hechos de materiales compuestos para la planta de reactor. “En una de las áreas de trabajo, estamos buscando la posibilidad de reemplazar el material estructural de una capa protectora exterior, bastante denso, por un material compuesto. Esto debería reducir el peso del módulo en varias decenas de toneladas, manteniendo las características mecánicas y de resistencia de la cápsula”, comenta Denis Kulikov.

Además, se está realizando I+D para desarrollar nuevos tipos de barras de combustible para las unidades en serie. Se trata de un elemento combustible bimetálico desarrollado por “NPO Luch” (parte de Rosatom). La estructura del núcleo, el tipo de elementos combustibles e incluso las características geométricas del elemento combustible seguirán siendo las mismas, y los filamentos de uranio metálico colocados en una aleación de niobio se consideran como la composición del combustible. El núcleo del reactor de investigación kazajo IVG.1M se ensambló a partir de los elementos combustibles fabricados con una tecnología similar, solo que de circonio.

Сontrol a distancia

También se está desarrollando el concepto de robotización de la planta del reactor. Dado que no es posible el acceso del personal a la zona de contención del reactor durante su funcionamiento, muchas operaciones tecnológicas se llevarán a cabo mediante manipuladores robóticos.

“Está previsto fabricar maquetas de unidades críticas de sistemas robóticos y comenzar a probarlas en un entorno de trabajo. Y lo más interesante, en mi opinión, es la creación de un sistema de control remoto de operador-despacho. No podremos implementarlo en su totalidad en la central nuclear principal, ya que se controlará desde los lugares de trabajo convencionales. Pero después de probar el sistema en modo de respaldo y confirmar su confiabilidad y seguridad en la unidad principal, esperamos hacer que los de serie tengan un control de procedimientos remoto”, afirma Denis Kulikov.

El nicho de mercado

La necesidad de fuentes de energía nuclear con una capacidad unitaria de hasta 10 MW es bastante grande. Su papel a medio plazo es la sustitución de la capacidad de generación agotada, tanto nuclear como de combustibles fósiles, y crear centros de generación locales para nuevas instalaciones industriales en áreas remotas con suministro de energía descentralizado.

Los planes para Shelf-M

2024: finalización del desarrollo del diseño técnico de la planta del reactor y del equipamiento principal de la unidad de potencia de la central nuclear. Inicio de los trabajos en el emplazamiento.

Para 2026: finalización de las pruebas de resistencia de los principales componentes y elementos estructurales.

Para 2027: inicio de la entrega de equipos al lugar de instalación.

Para 2030: puesta en marcha física, eléctrica y puesta en servicio.

Para 2032: comienzo de la creación de la Unidad 2 y siguientes unidades de potencia con Shelf-M.