Nesta edição vamos falar sobre uma nova usina nuclear de baixa potência com um reator VVER-I. Trata-se de um reator modular do tipo integral com circulação de refrigerante natural, que está sendo desenvolvido pela OKB Gidropress.
Características do caso do reator
O núcleo, os tubos de sucção, os módulos do gerador de vapor e outros componentes internos necessários estão localizados no vaso do reator VVER-I. O refrigerante é a água, com maior temperatura e menor densidade, circulando apenas no vaso do reator. Ele flui do núcleo do reator para o anel dos geradores de vapor, onde é resfriado e enviado de volta pela seção descendente para a entrada do núcleo. As alturas de localização dos geradores de vapor e do núcleo proporcionam uma circulação natural constante. Dos geradores de vapor, o vapor superaquecido com pressão de 3 MPa e temperatura de cerca de 290°C sai do vaso do reator e entra na turbina ou circula pelos trocadores de calor. Então, o circuito primário é integrado ao vaso de pressão do reator. A potência térmica do reator na versão básica é de 250 MW. Mas as avaliações realizadas mostraram que sem mudanças significativas no projeto, aumentando a altura do vaso de pressão do reator em 1,5-2 metros e os módulos do gerador de vapor, a potência térmica pode ser elevada para 400 MW. Isso tornaria possível responder com flexibilidade às solicitações dos clientes.
As vantagens do design integrado
Graças ao design integrado, a quantidade de equipamentos é reduzida e o compartimento do reator é mais compacto. Além disso, não é necessário usar tubos de grande diâmetro. O maior diâmetro dos tubos no VVER-I com refrigerante de alta pressão é inferior a 100 mm. Como resultado, a composição dos sistemas de segurança é minimizada. Portanto, outra vantagem indiscutível é que os sistemas de segurança podem ser passivos. No design não há sistemas de segurança ativos gerenciados por humanos.
O princípio da modularidade se estende a todo o reator. O vaso abriga sete geradores de vapor modulares de fácil manutenção, reparo e até, se necessário, substituição. A modularidade do reator como um todo reside na possibilidade fundamental de colocar dois ou três reatores sob a mesma contenção.
As vantagens da circulação natural
Uma usina de reator VVER de alta potência é capaz de extrair mais de 10% da potência nominal em circulação natural, cerca de 300 MW de potência térmica. Isso é confirmado por testes correspondentes. Dada esta característica, os projetistas pretendem obter quase a mesma potência no mesmo vaso, reduzindo a resistência hidráulica do circuito de circulação e criando outras condições que garantam uma circulação natural estável. O modelo CFD – Сomputational Fluid Dynamics (modelagem de dinâmica de fluidos computacional) confirmou a precisão da solução. “Como resultado, não há necessidade de descobrir como integrar as bombas de circulação no vaso de pressão do reator, nem de alimentá-las e mantê-las. Na minha opinião, quanto menos complexo o equipamento e mais simples o design, mais confiável ele é”, comenta Mikhail Bykov, líder do Departamento de Física Térmica da Gidropress (que faz parte da Rosatom).
Uma abordagem comprovada
Durante o processo de desenvolvimento, os especialistas da Gidropress consideraram muitas propostas para o projeto do reator. Como resultado, optamos por tecnologias testadas com o tempo, mas muitas novas soluções tiveram que ser encontradas. “O vaso do reator é semelhante ao vaso VVER-1000, que já serviu por mais de 1.000 anos-reator. Foi necessário colocar geradores de vapor e o núcleo nele, e surgiu um dilema: o refrigerante deve fluir ao redor do tubo do gerador de vapor ou, ao contrário, dispor o segundo circuito no espaço anular? Como criar uma seção de tração para garantir uma circulação natural sustentável? Esse tipo de bifurcações e tarefas apareceram em muitos aspectos. E é ótimo que desde o início, os jovens tenham se envolvido apaixonadamente no trabalho”, observou Mikhail Bykov.
Jovens especialistas ofereceram ideias ousadas, calcularam imediatamente as opções e escolheram as melhores soluções. Colegas experientes os orientaram e encorajaram. Como resultado, a proposta técnica para a usina do reator VVER-I foi desenvolvida com mais seriedade do que esta etapa exige. Com base nos resultados do trabalho, foram formados os termos de referência para o desenvolvimento de um projeto preliminar do VVER-I.
A próxima etapa é um projeto de design para a planta do reator. Após um estudo conjunto com o projetista geral e o supervisor, aparecerá o aspecto de toda a usina nuclear, o volume de equipamentos e sistemas. “Acredito que juntos podemos criar uma usina nuclear de baixa potência economicamente atraente com o VVER-I, com grande potencial de exportação que atenda a todos os requisitos de segurança modernos e fortaleça ainda mais a posição de liderança da Rosatom neste segmento de mercado”, resumiu Mikhail Bykov.
OKB Gidropress
A empresa realiza um conjunto complexo de projetos, cálculos teóricos, pesquisas experimentais e trabalhos de produção na criação de plantas de reatores para vários tipos de usinas nucleares. O suporte ao projeto é fornecido em todos os estágios do ciclo de vida do equipamento projetado.
