A Rosatom está desenvolvendo não apenas o segmento de pequenos reatores, mas também de microrreatores. A instalação do reator Shelf-M está mais perto de ser implementada em hardware. Vamos falar sobre as características do reator e as perspectivas de sua construção.

As características do projeto

A potência térmica do “Shelf-M” é de 35 MW e a potência elétrica é de 10 MW. A usina do reator é do tipo integrado com um reator refrigerado a água. O combustível será dióxido de urânio em uma matriz de silumin, que é uma liga de alumínio e silício. A campanha de combustível durará oito anos. O comprimento do Shelf-M é de 11 m, o diâmetro é de 8 m, o peso do módulo totalmente preparado junto com a usina do reator é de 370 toneladas e

a vida útil da usina é de 60 anos. Se necessário, pode ser transportado de um local para outro, por exemplo, em uma barcaça.

Os grupos de trabalho criados pela Rosatom e as administrações das regiões-alvo do norte da Rússia identificaram os possíveis locais para a localização da principal usina nuclear. “Já estamos trabalhando nas soluções de projeto visual e preliminar para a usina nuclear como um todo em relação a um dos locais possíveis.”, disse o projetista-chefe de instalações de reatores de usinas nucleares de baixa potência, do Instituto de Design e Pesquisa Científica de Tecnologias Energéticas Dollezhal (NIKIET, parte da Rosatom), Denis Kulikov.

O núcleo do “Shelf-M” é projetado de acordo com o esquema do canal. O design do núcleo e a composição do combustível são semelhantes aos usados ​​em quebra-gelos nucleares.

O elemento de combustível do terminal principal da usina tem referência elemento por elemento. Portanto, o material de revestimento é a já comprovada liga de cromo-níquel 42KhNM, e as características geométricas da barra de combustível cruciforme são semelhantes às usadas nos reatores de pesquisa SM-3 e PIK. O principal designer e tecnólogo da versão básica do elemento de combustível é o Instituto de Pesquisa Científica de Alta Tecnologia para Materiais Inorgânicos Bochvar (VNIINM, parte da Rosatom).

O microrreator “Shelf-M” é capaz de operar no modo de circulação natural do refrigerante primário a aproximadamente 30% do nível máximo de potência. O NIKIET não vê a necessidade de garantir totalmente a circulação apenas por processos naturais, pois a instalação deve ser transportada como um todo, e o reator deve ter características gerais razoáveis ​​​​deste ponto de vista. Mas alguns dos sistemas de segurança no “Shelf-M” são organizados em circulação natural: por exemplo, os sistemas de resfriamento e descongelamento de emergência do reator não requerem sistemas de alimentação ou bombas para desempenhar suas funções.

Perspectivas de Desenvolvimento

Os especialistas do NIKIET estão desenvolvendo um projeto preliminar da usina do reator, que deve ser concluído até o final deste verão. Em seguida, serão elaborados os materiais para os projetos técnicos dos principais sistemas e equipamentos da unidade de energia.

Paralelamente, são realizados desenvolvimentos de P&D visando a fundamentação experimental das soluções técnicas adotadas para a usina de reatores. Em particular, os especialistas analisam a aplicabilidade de itens de equipamentos criados por métodos aditivos ou feitos de materiais compósitos para a usina de reatores. “Em uma das áreas de trabalho, estamos estudando a possibilidade de substituir o material estrutural bastante denso de uma carcaça protetora externa por um material compósito. Isso deve reduzir o peso do módulo em várias dezenas de toneladas, mantendo as características mecânicas e de resistência da cápsula.”, comentou Denis Kulikov.

Além disso, está sendo realizada P&D para desenvolver novos tipos de varetas de combustível para unidades em série. É um elemento combustível bimetálico desenvolvido pela Associação de Produção Científica Luch, “NPO Luch” (parte da Rosatom). A estrutura do núcleo, o tipo de elemento combustível e até as características geométricas do elemento combustível permanecerão as mesmas, e os filamentos metálicos de urânio colocados em uma liga de nióbio são considerados como a composição do combustível. O núcleo do reator de pesquisa cazaque IVG.1M foi montado a partir de elementos de combustível feitos com uma tecnologia semelhante, apenas zircônio.

Controle remoto

O conceito de robotização da usina do reator também está sendo desenvolvido. Como o acesso do pessoal à área de contenção do reator não é possível durante a operação, muitas operações tecnológicas serão realizadas por manipuladores robóticos.

“Prevê-se fabricar mockups (modelos em escala ou de tamanho real de um projeto ou dispositivo) de unidades críticas de sistemas robóticos e começar a testá-los em um ambiente de trabalho. E o mais interessante, na minha opinião, é a criação de um sistema de controle de despacho operador remoto. Não poderemos implementá-lo totalmente na principal usina nuclear; ele será controlado a partir de locais de trabalho convencionais. Mas depois de testar o sistema no modo de backup e confirmar sua confiabilidade e segurança na unidade principal, esperamos fazer o controle remoto de procedimento em série.”, disse Denis Kulikov.

Nicho de mercado

A necessidade de fontes de energia nuclear com capacidade unitária de até 10 MW é bastante grande. Seu papel de médio prazo é substituir a capacidade de geração esgotada, tanto nuclear quanto de combustíveis fósseis, e criar centros de geração locais para novas instalações industriais em áreas remotas com fornecimento de energia descentralizado.

Os planos para o Shelf-M

2024: conclusão do desenvolvimento do projeto técnico da usina de reatores e dos principais equipamentos da unidade de energia da usina nuclear. Início dos trabalhos no local.

Até 2026: conclusão dos ensaios de resistência dos principais componentes e elementos estruturais.

Até 2027: Início da entrega dos equipamentos no local de instalação.

Até 2030: partida física, elétrica e comissionamento.

Até 2032: início da criação da Unidade 2 e subsequentes unidades de energia com o Shelf-M.