Росатом развивает сегмент не только малых, но и микрореакторов. Ближе всех к воплощению в «железе» находится реакторная установка «Шельф-М». Рассказываем об особенностях реактора и перспективах его строительства.
Особенности конструкции
Тепловая мощность «Шельфа-М» — 35 МВт, электрическая — 10 МВт. Реакторная установка интегрального типа с водо-водяным реактором. В качестве топлива будет использоваться диоксид урана в матрице из силумина, сплава алюминия с кремнием. Топливная кампания будет составлять восемь лет. Длина «Шельфа-М» — 11 м, диаметр — 8 м, вес полностью подготовленного модуля вместе с реакторной установкой — 370 т. Срок службы установки — 60 лет. При необходимости его можно перевозить с площадки на площадку — например, на барже.
Рабочие группы, созданные Росатомом и администрациями целевых северных регионов России, определили возможные площадки размещения головной АСММ. «Мы уже прорабатываем обликовые и предварительные проектные решения по атомной станции в целом в привязке к одной из возможных площадок», – сообщил главный конструктор реакторных установок атомных станций малой мощности НИКИЭТ им. Доллежаля (входит в Росатом) Денис Куликов.
Активная зона «Шельф-М» выполнена по канальной схеме. Компоновка активной зоны и топливная композиция подобны тем, что применяют на атомных ледоколах.
Тепловыделяющий элемент для головной станции имеет поэлементную референтность. Так, материал оболочки — хорошо показавший себя хромоникелевый сплав 42ХНМ, а геометрические характеристики крестообразного твэла аналогичны используемым в исследовательских реакторах СМ-3 и ПИК. Главный конструктор и технолог базового варианта твэла — институт неорганических материалов им. Бочвара (ВНИИНМ, входит в Росатом).
«Шельф-М» способен работать в режиме естественной циркуляции теплоносителя первого контура примерно на 30% от максимального уровня мощности. В НИКИЭТ не видят необходимости полностью обеспечивать циркуляцию только за счет естественных процессов, так как установка должна транспортироваться в сборе, а реактор — иметь разумные с этой точки зрения габаритные характеристики. Но часть систем безопасности в «Шельф-М» организована на естественной циркуляции: например, системы аварийного охлаждения реактора и расхолаживания не требуют для выполнения своих функций работы систем подачи питания или насосов.
Разработки на перспективу
Специалисты НИКИЭТ разрабатывают эскизный проект реакторной установки, закончить должны до конца этого лета. Затем – разработка материалов для технических проектов основных систем и оборудования энергоблока.
Параллельно идут НИОКРы, направленные на экспериментальное обоснование принятых технических решений по реакторной установке. В частности, специалисты анализируют применимость в составе реакторной установки элементов оборудования, созданных аддитивными методами или выполненных из композитных материалов. «По одному из направлений работы мы ищем возможность замены конструкционного материала достаточно массивной внешней плотно-прочной защитной оболочки на композит. Это должно снизить вес поставочного модуля на несколько десятков тонн при сохранении механических и прочностных характеристик капсулы», – комментирует Денис Куликов.
Кроме того, идут НИОКР по разработке твэлов нового типа для серийных блоков. Это биметаллический тепловыделяющий элемент разработки НПО «Луч» (входит в Росатом). Структура активной зоны, тип тепловыделяющих сборок и даже геометрические характеристики твэла останутся прежними, а в качестве топливной композиции рассматриваются нити металлического урана, размещенные в ниобиевом сплаве. Из твэлов, изготовленных по аналогичной технологии, только циркониевых, набрана активная зона казахстанского исследовательского реактора ИВГ.1М
Управление на расстоянии
Также разрабатывается концепция роботизации реакторной установки. Поскольку доступ персонала в защитную оболочку с реакторной установкой в процессе эксплуатации невозможен, многие технологические операции должны выполнять роботы-манипуляторы.
«Запланировано изготовление макетов критических узлов робототехнических комплексов и начало их испытаний в рабочей среде. И самое интересное, на мой взгляд, – это создание системы удаленного операторско-диспетчерского управления. Мы не сможем ее в полном объеме реализовать на головной атомной станции, она будет управляться с обычных рабочих мест. Но после отработки системы в дублирующем режиме и подтверждения ее надежности и безопасности на головном блоке мы надеемся на серийных сделать процедурное управление удаленным», – говорит Денис Куликов.
Рыночная ниша
Потребность в атомных энергоисточниках единичной мощностью до 10 МВт довольно велика. Их роль в среднесрочной перспективе — замена исчерпавших свой ресурс генерирующих мощностей, как атомных, так и на органическом топливе, и создание локальных центров генерации для новых промышленных объектов в удаленных районах с децентрализованным энергоснабжением.
Планы по «Шельфу-М»
2024 год –завершение разработки технического проекта реакторной установки и основного оборудования энергоблока атомной станции. Начало работ на площадке.
До 2026 года – завершение ресурсных испытаний основных узлов и элементов конструкции.
К 2027-му – начало поставки оборудования на площадку размещения.
2030 год – физпуск, энергопуск и ввод в промышленную эксплуатацию.
2032 года – начало создания второго и последующих энергоблоков с «Шельф-М».
