Қазан айындағы «Жаңа атом энергетикасы» конференциясында Росатомның топ-менеджерлері, ғалымдары мен инженерлері ресейлік реактор технологияларын дамытудың негізгі бағыттары туралы айтты. Солардың бірі – жақсы қалыптасқан үлкен және орта ССЭР реакторларын жақсарту. Біз сізге ССЭР-С – спектрлік реттелетін су-су энергетикалық реакторы деген не екенін айтамыз.
Пайда болуының қысқаша сипаттамасы
1980 жылдары бүкіл әлемде реактивтілікті спектрлік реттеу тұжырымдамасы модератордың көлемін ұлғайту арқылы нейтрондар спектрін жұмсарту арқылы қарастырылды. Көлемді екі жолмен көбейтуге болады-жану үрдісінде белсенді аймақтан алынған ығыстырушыларды қолданыңыз немесе жылу тасымалдағышты ауыр сумен араластырыңыз. Спектрлік реттеу бөлінетін изотоптардың көмегімен отынды үнемдеудің бір әдісі ретінде қарастырылды.
Содан кейін ой кейінге қалдырылып, оған 2005 жылы оралды. Владимир Асмоловтың басшылығымен (қазір мемлекеттік корпорация бас директорының кеңесшісі) «супер-ССЭР» әзірлеу жұмыстары орындалды. Бағыттардың бірі спектрлік реттелетін реактор болды. Ол үшін орташа қуаттылығы 600 МВт (Е) реактор қарастырылды. ССЭР-С болжамды көбею коэффициенті – 0,7 – 0.8. Салыстыру үшін әдеттегі ССЭР-де -0,35-0,4. Жұмыс циклі жүргізілді, олардың нәтижелері зерттеудің келесі кезеңіне негіз болды. 2019-2020 жылдары ССЭР дамуының осы тұжырымдамасын пысықтау жалғасты. Орындалған ҒЗТҚЖ нәтижелері бәсекеге қабілетті техникалық-экономикалық көрсеткіштері бар ССЭР-С реакторы бар атом электр станциясын салуға болатындығын көрсетті.
ССЭР-С жобасын әзірлеу қазір бес мәселені шешуге бағытталған. Біріншісі, ашық ядролық отын циклінде табиғи уран шығынын азайту. Екіншісі, тұйық ядролық отын циклінде ұдайы өндіру коэффициенті 0,7 – 0,8 уран-плутоний отынымен толық тиелген реактордың тиімді жұмысын қамтамасыз ету. Үшіншісі, 100-40-100% диапазонында тәуліктік қуатты реттеу режимінде реактордың жұмысын қамтамасыз ету. Төртінші, түбегейлі жаңа конструкторлық шешімдер есебінен энергия блоктарын салу мерзімі мен құнын төмендету. Бесінші, радиоактивті қалдықтардың азаюы.
ССЭР-С технологиясы ССЭР реакторлық қондырғыларын пайдаланудың жинақталған тәжірибесіне сүйенеді. ССЭР үшін қарастырылған деп айту мүмкін болмаса да шешімдер суперновалар, ғалымдар, инженерлер және дизайнерлер жобаның өнімділігін жақсартатын ұсыныстардың кең ауқымын зерттеді. Инновациялар жиынтығы оны ішкі және сыртқы нарық үшін перспективалық ұсыныс ретінде қарастыруға мүмкіндік береді.
ССЭР-С технологиясы Ресейдің 2050 жылға дейінгі атом энергетикасын дамыту стратегиясында және 2021 жылы мемлекеттік корпорацияның бақылау кеңесі бекіткен 2100 жылға дейінгі перспективада бар.
Бұл қалай жұмыс істейді
«Дәстүрлі ССЭР технологиясында реакторды пайдалану үрдісінде жану реактивтілігінің бастапқы қорын өтеу және реактивтілікті реттеу үшін борлық реттеу жүйесі қолданылады, бірінші тізбектің салқындатқышындағы бор қышқылының концентрациясының өзгеруі», – дейді ССЭР-С жобалық кеңсесінің жетекшісі Виктор Мохов.
ВВЭР-С спектрлік реттеу реактордың қуаттылықтағы жұмыс процесінде су-уран қатынасының өзгеруіне байланысты, ЖБЖ арнаулы арналарында орналасқан механикалық ығыстырушыларды белсенді аймақтан шығару кезінде орын алады. Белсенді аймаққа батырылған ығыстырушылардың арқасында науқан басталған кезде модератордың көлемі аз болады, сондықтан белсенді аймақтағы нейтрондардың спектрі қатаң болады. Бұл тақ бөлінетін изотоптардың бөліну қимасының төмендеуіне және уран-238 изотопының резонанстық қабылдау қимасының ұлғаюына әкеледі. Екі әсер де ядроның көбею қасиеттерінің төмендеуіне және бөлінетін 239Pu жинақталуының өсуіне әкеледі, бұл жыл сайынғы отын жүктемесінде бөлінетін материалды үнемдейді. Спектрді қатайтудың қосымша әсері-уран-238 изотопындағы бөліну үлесінің артуы. Ауыстырғыштар шығарылған кезде спектр қатты аймақтан жылу аймағына ауысады, бұл реактивтіліктің өсуіне әкеледі.
Жану үрдісінде реактивтілікті реттеу үшін ығыстырушыларды пайдалану реактордың жұмыс үрдісінде бор реттеуін пайдаланудан бас тартуға мүмкіндік береді. Алайда, ССЭР типті реакторларда бор реттеуінен толық бас тартуды жүзеге асыру қиын, өйткені қауіпсіздік талаптарына сәйкес реакторды субкритикалық күйде аударуды және ұстап тұруды қамтамасыз ететін әртүрлі физикалық принциптерге негізделген екі тәуелсіз жүйе қажет.
Отын мен жабдықтың ерекшеліктері
Әзірлеушілер ССЭР-С — бұл ашықтан тұйық ядролық отын цикліне көшуге және екі компонентті атом энергетикасында тиімді жұмыс істеуге бағытталған ССЭР технологиясының эволюциясы деп санайды.
ССЭР-С үшін екі ЖБЖ конструкциясы қарастырылады. Біріншісі, классикалық, бірақ реактивтілікті басқару үшін «сұр» БҚЖ-ның бір бөлігін бөлуге мүмкіндік беретін басқару және қорғаныс жүйесінің (БҚЖ) сіңіргіш штангаларын орналастыруға арналған арналар саны артқан. Екіншісі, эволюциялық, твэл торының қадамы азаяды және БҚЖ – дағы су-уран қатынасын 1,5-2,0 диапазонында өзгертуге мүмкіндік беретін ығыстырушыларды орналастыруға арналған арналар.
Твэльдер мен ССЭР-С негізгі реакторлық жабдықтары үшін референттік шешімдер барынша пайдаланылатын болады. Жабдық бойынша негізгі техникалық шешімдер АЭС-2006 және ССЭР-ТОИ бар АЭС-тің пысықталған шешімдеріне негізделеді. Реактордың жылу қуаты 1600 МВт құрайды. Электр-650 МВт дейін. Тиімділік-38%. Реактор үшін ССЭР-1000 үшін жасалған үлкен корпусты отын мен ығыстырушылардың қажетті мөлшерін орналастыру үшін пайдалану жоспарлануда.
ССЭР-С-да белсенді аймақ уран-плутоний отынымен толығымен толтырылады, бұл осы реактор қондырғысы бар станцияларға екі компонентті энергетика тұжырымдамасына тиімді сәйкес келуге мүмкіндік береді.
Көлсай АЭС-інде
ССЭР-С үшін Росатом әлеуетті клиенттерге шығатын көмір ЖЭС-ін ауыстыру, желілік инфрақұрылымы дамымаған өңірлерді және тұйық энергия тораптарын энергиямен жабдықтау бойынша бәсекеге қабілетті ұсыныс жасай алатындай орташа қуат таңдалды.
Көлсай АЭС ССЭР-С реактор қондырғысы бар бірінші энергия блогын орналастыру үшін таңдалды, өйткені көп ұзамай жұмыс істеп тұрған бірінші буын ССЭР-440 энергия блоктарын пайдаланудан шығару қажет. Ресей Федерациясында Электр энергетикасы объектілерін орналастырудың қолданыстағы Бас схемасына сәйкес, егер жобалық техникалық шешімдер негізделсе және жоба дәстүрлі ССЭР мен балама өндіруші көздермен салыстырғанда бәсекеге қабілетті болса, ССЭР-С блогы 2035 жылға дейін салынуы мүмкін. ССЭР-С АЭС-ті сыртқы нарық үшін де ұсынуға болады, өйткені Көлсай АЭС-те, жоспарланғандай, технологиялық шешімдер сынақтан өткізіліп, жаңа реактор қондырғысы бар блоктың жұмыс қабілеттілігі дәлелденетін болады.
Даму кезеңдері
Қойылымдық ҒЗТҚЖ қазірдің өзінде аяқталды, реактордың, реактор қондырғысының дизайны толық қарқынмен жүруде. Энергия блогы және жалпы АЭС бойынша негізгі техникалық шешімдерді әзірлеу жүргізілуде. Сондай-ақ, ССЭР жобасында қабылданатын техникалық шешімдердің негіздемесі бойынша ҒЗТҚЖ бар. 2024 жылдың соңына дейін өзіндік құнын, әзірлеу перспективасын және т.б. бағалауға мүмкіндік беретін құжаттама шығарылатын болады.
