В этом номере мы рассказываем о новой атомной станции малой мощности с реактором ВВЭР-И. Это модульный реактор интегрального типа с естественной циркуляцией теплоносителя. Разрабатывает ее ОКБ «Гидропресс».
Внутрикорпусные особенности
В корпусе реактора ВВЭР-И размещены активная зона, блок тяговых труб, модули парогенераторов и другие необходимые внутрикорпусные устройства. Теплоноситель — вода — с более высокой температурой и меньшей плотностью циркулирует только в корпусе реактора. Он поступает из активной зоны реактора в межтрубное пространство парогенераторов, там охлаждается и по опускному участку направляется обратно на вход в активную зону. Высоты расположения парогенераторов и активной зоны обеспечивают устойчивую естественную циркуляцию. Из парогенераторов перегретый пар давлением 3 МПа и температурой около 290°С выходит за пределы корпуса реактора и поступает на турбину или циркулирует через теплообменники. Таким образом, первый контур интегрирован в корпус реактора. Тепловая мощность реактора в базовом исполнении – 250 МВт. Но проведенные оценки показали, что без существенного изменения проекта за счет увеличения высоты корпуса реактора на 1,5 — 2 метра и модулей парогенератора тепловую мощность можно поднять до 400 МВт. Это позволит гибко реагировать на пожелания заказчиков.
Преимущества интегральной компоновки
Благодаря интегральной компоновке сокращается количество оборудования, реакторное отделение становится компактным. Кроме того, отпадает необходимость использовать трубопроводы большого диаметра. Самый большой размер диаметр трубопроводов в ВВЭР-И с теплоносителем под высоким давлением, — менее 100 мм. Как следствие, минимизируется состав систем безопасности. Отсюда еще одно неоспоримое преимущество — системы безопасности можно сделать пассивными. В проекте нет активных, запускаемых человеком систем безопасности.
Принцип модульности распространяется на весь реактор. В корпусе размещены семь модульных парогенераторов, которые просто обслуживать, ремонтировать и даже, если потребуется, заменять. Модульность реактора в целом заключается в принципиальной возможности разместить под одной гермооболочкой два-три реактора.
Преимущества естественной циркуляции
Реакторная установка ВВЭР большой мощности способна на естественной циркуляции вытянуть более 10% номинальной мощности – около 300 МВт тепловой мощности. Это подтверждают соответствующие испытания. Учитывая эту особенность, конструкторы хотят получить в том же корпусе почти ту же мощность, уменьшив гидравлическое сопротивление контура циркуляции и создав прочие условия для обеспечения устойчивой естественной циркуляции. CFD-модель (Сomputational Fluid Dynamics modeling) подтвердила верность решения. «В итоге 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», – комментирует начальник отделения теплофизики «Гидропресса» (входит в Росатом) Михаил Быков.
Проверенный подход
В процессе разработки специалисты «Гидропресса» рассмотрели много предложений по конструкции реактора. В итоге остановились на проверенных временем технологиях, но потребовалось найти множество новых решений. «Корпус реактора похож на корпус ВВЭР-1000, прослуживший уже более 1000 реакторо-лет. В нем нужно было разместить парогенераторы и активную зону — и возникла дилемма: теплоноситель должен омывать трубчатку парогенератора или, наоборот, второй контур организовать в межтрубном пространстве? Как создать тяговый участок для обеспечения устойчивой естественной циркуляции? Такие развилки и задачи появлялись по многим аспектам. И здорово, что в работу с самого начала с азартом включилась молодежь», – отмечает Михаил Быков.
Молодые специалисты предлагали смелые идеи, тут же просчитывали варианты, выбирали оптимальные решения. Опытные коллеги направляли и подсказывали. В итоге техническое предложение реакторной установки ВВЭР-И оказалось проработано даже серьезнее, чем того требует эта стадия. По итогам работы сформировано техзадание на разработку эскизного проекта ВВЭР-И.
Следующий этап – эскизный проект реакторной установки. После совместной проработки с генеральным проектировщиком и научным руководителем появится облик всей атомной станции, объемы оборудования и систем. «Считаю, что вместе мы способны создать экономически привлекательную, с большим экспортным потенциалом, удовлетворяющую всем современным требованиям по безопасности атомную станцию малой мощности с ВВЭР-И и еще больше укрепить лидерские позиции Росатома в этом рыночном сегменте», – подытожил Михаил Быков.
ОКБ “Гидропресс”
осуществляет сложный комплекс конструкторских, расчетно-теоретических, экспериментально — исследовательских и производственных работ по созданию реакторных установок для АЭС различных типов. Ведется конструкторское сопровождение всех этапах жизненного цикла спроектированного оборудования.
