Почему нужны реакторы на быстрых нейтронах?

Международный форум «Атомэкспо-2009»
Инновационный коммерческий энергоблок с
реактором на быстрых нейтронах:
концепция и проблемы реализации.
О.М. Сараев, ОАО «Концерн Энергоатом»
27 мая 2009 г.
Почему нужны реакторы на быстрых нейтронах?
Атомная энергетика с реакторами на быстрых
нейтронах наряду с выработкой электроэнергии
позволяет:
• Замкнуть топливный цикл за счет утилизации
отработанного топлива АЭС и производства нового топлива
с эффективностью его использования в несколько десятков
раз выше по сравнению с существующей;
• Многократно снизить объемы и потенциальную вредность
радиоактивных отходов ядерного производства;
• Многократно уменьшить необходимость разведки, добычи,
транспортировки и обогащении урана.
2
Почему строительство энергоблоков АЭС с
реакторами на быстрых нейтронах в мире
не популярно?
• Плохая мировая практика эксплуатации первых энергоблоков;
• Устоявшееся представление о повышенной опасности «быстрых»
технологий с пожароопасным натриевым теплоносителем;
• Объективная дороговизна первых проектов (высокие
капитальные удельные затраты, высокая стоимость 1 кВт час);
• Терпимость общества в отношении чрезвычайно низкой
эффективности топливоиспользования в реакторах на тепловых
нейтронах;
• Терпимость общества в отношении накапливающихся проблем
отработанного топлива и РАО;
• Якобы из-за повышенной опасности распространения делящихся
ядерных материалов;
• Легче делать привычное.
3
Что делать для того, чтобы строительство
энергоблоков с реакторами на быстрых нейтронах
стало хотя бы также необходимым, как
строительство ВВЭР?
• Учесть пример почти 30-летней безупречной эксплуатации
энергоблока с реактором БН-600;
• Учесть обоснование необходимости, опыт проектирования и
сооружения энергоблока с реактором БН-800;
• Как можно быстрее разработать и утвердить Федеральную
целевую программу «Новые ядерно-энергетические технологии»;
• Одобрить концепцию головного серийного энергоблока с
реактором на быстрых нейтронах мощностью не менее 1200 МВт с
технико-экономическими показателями, близкими с ВВЭР-1200.
Приступить к проектированию серийного БН в темпе,
обеспечивающем его пуск в 2018 году;
• До 2032 года построить серию БН суммарной мощностью не
менее 12 ГВт.
4
5
Концепция коммерческого энергоблока
с реактором на быстрых нейтронах
и натриевым теплоносителем.
(Руководящая идея)
•
•
•
•
Коммерческая привлекательность по сравнению с ВВЭР должна
обеспечиваться главным образом за счет свойств, присущих
только установкам на быстрых нейтронах:
Минимизация удельных затрат на обеспечение безопасности с
пренебрежимым
риском
за
счет
пассивных
средств,
свойственных технологиям на быстрых нейтронах с натриевым
теплоносителем;
Полная интеграция оборудования I контура в корпусе реактора;
Минимизация
площадей
поверхности
II
контура,
контактирующих с натрием;
Минимизация числа активных элементов в контуре циркуляции
натрия;
6
• Максимальное использование возможностей повышения
параметров теплового цикла;
• Проектное обеспечение коэффициента готовности к несению
нагрузки не менее 90%;
• Минимизация удельной площади застройки и строительных
объемов энергоблока;
• Проектное обеспечение сроков строительства менее 50 месяцев;
• Использование передовых строительно-монтажных технологий и
технологий управления строительством;
• Минимизация удельных затрат металла и бетона.
7
Сравнительные характеристики энергоблоков
реакторов на быстрых нейтронах
№
Параметры
БН-600
БН-800
БН-1200
1
Электрическая мощность энергоблока, МВт
600
800
1200
2
Параметры теплоносителя 3 контура,
Твх/вых, оС
240/505
210/430
240/510
3
Давление пара на выходе из ПГ, МПа
13,7
13,7
14,0
4
Конструкция парогенератора
5
Срок службы основного оборудования
(незаменяемого), лет
6
Секционномодульная
Секционномодульная
Корпусная
30
40
60
КПД АЭС (брутто), %
42,5
41,9
42,86
7
Число часов использования установленной
мощности, ч/год
7000
7000
7896
8
КИУМ, %
76
85
90
9
Удельная металлоемкость РУ, т/МВт(тепл)
5,8
4,1
2,4
1150,0
750,0
560,0
10
Удельная кубатура главного корпуса,
м3/МВт
8
Сравнительные проектные характеристики
БН-1200 и ВВЭР-1200 (в ценах 2007 года)
№
п/
п
Наименование
БН-1200
(БАЭС-2)
2хВВЭР-1200
(ЛАЭС-2)
1
Установленная мощность АЭС
1200
1170
2
Параметры острого пара (на выходе из ПГ):
-давление, МПа
-температура, оС
14,0
510
7,04
290
3
Температура питательной воды, оС
240
225-230
4
Число часов использования установленной
мощности, ч/год
7896
7896
5
Срок службы основного оборудования,
(незаменяемого) лет
60
50
6
КПД АЭС (брутто), %
42,86
36,56
7
Капитальные вложения на строительство АЭС,
млн. руб.
61913,0
62720,0
8
Удельная стоимость «кВт», руб./кВт
51594,2
53606,8
9
Себестоимость электроэнергии, коп./кВт·ч,
без топливной составляющей
34,2
33,4
9
Проблемы реализации концепции
Проблемы главным образом существуют из-за отсутствия
формализованной ориентации Государства в отношении
развития новых технологий в атомной энергетике:
• Отсутствует государственная комплексная программа
развития технологий замыкания ядерного топливного
цикла;
• Беззащитны существующие фрагментарные планы развития
новых технологий и материалов для применения в реакторе
на быстрых нейтронах;
• Пример выдающегося успеха в развитии, конструировании,
проектировании и эксплуатации энергоблока с реактором
БН-600, которым гордилась бы любая ядерная держава, для
наших путеводителей вдохновляющим не является.
11
Есть и другие проблемы реализации концепции
Эти проблемы могут быть успешно преодолены, (если бы
было результативное решение предыдущих):
• Неудовлетворительные темпы создания производства
МОКС-топлива для реакторов на быстрых нейтронах;
• Отсталость в организации, методологии и техническом
оснащении проектирования АЭС;
• Необходимость усиления энергомашиностроительной базы
развития направления;
• Варварство, бесконтрольность и безнаказанность в
ценообразовании на машиностроительную продукцию;
• Ослабленная строительно-монтажная база.
12
Есть ли основания для оптимизма?
Да.
Мы сохраняем и улучшаем наши достижения в развитии
реакторов на быстрых нейтронах:
• Продлевается время эксплуатации энергоблока с реактором
БН-600;
• Строится в соответствии с директивным графиком
энергоблок с реактором БН-800;
• С трудом, но ведется работа по созданию производства
МОКС-топилва для РБН.
13
Главный корпус. Реакторное отделение. Армирование и бетонирование стен до отм.+7,80.
Шахта реактора. Монтаж облицовки в полном объеме (9 ярусов - до отм. +16,65).
Бетонирование - до отм.+9,30.
26.05.2009г.
14