До 2021 года ученые «Росатома» создадут обликовый проект реактора со спектральным регулированием – ВВЭР-С. Как следует из материалов на сайте закупок «Росатома», исполнителем выступит ОКБ «ГИДРОПРЕСС». Что это за технология и почему она считается передовой? Как эволюционируют самые популярные реакторы – ВВЭР? Подготовили подробные FAQ.
ВВЭР были изобретены давно – почему они до сих пор так востребованы?
Реактор с водой под давлением (водо-водяной энергетический, ВВЭР или PWR) – это действительно самый в мире распространенный на сегодня тип реакторов. В СССР первый реактор ВВЭР мощностью 240 МВт был запущен еще в 1964 году, а первой серийной версией стал проект В-320. С тех пор эти реакторы пережили множество модификаций. В 2006 году появились две версии нового проекта «АЭС-2006» с реактором ВВЭР-1200. Он был разработан на основе вариантов реактора ВВЭР-1000, но все ключевые параметры были улучшены: мощность реакторной установки возросла до 1,2 ГВт, срок службы основного оборудования был продлен с 40 до 60 лет, реактор может работать 18 месяцев без перегрузки топлива, его КИУМ – 90%. Этот реактор называют установкой поколения «III+» — он соответствует «постфукусимским» требованиям безопасности. ВВЭР-1200 успешно работает на Нововоронежской и Ленинградской АЭС, ведется строительство таких станций на целом ряде зарубежных площадок.
ВВЭР-1200. А дальше что?
Дальнейшее развитие технологии ВВЭР включает три основных направления. В краткосрочной перспективе будет точечно доработан проект ВВЭР-ТОИ (Типизированный, Оптимизированный, Информатизированный), над которым начали работать еще в 2009 году. У него повышенная мощность (1,3 ГВт) и улучшенные экономические характеристики. Пилотной площадкой для ВВЭР-ТОИ в России стала Курская АЭС-2. Однако на ВВЭР-ТОИ «Росатом» останавливаться не cобирается. Среднесрочная перспектива развития технологии ВВЭР на период до 10 лет — это проект реактора ВВЭР-С со спектральным регулированием. Следующий шаг (долгосрочная перспектива, до 20 лет) — переход на закритические параметры (проект ВВЭР-СКД).
Давайте по порядку. Что это такое – спектральное регулирование?
Это управление реактором за счет изменения водно-уранового соотношения путем введения в активную зону и выведения из нее вытеснителей по ходу топливной кампании. Это позволяет в начале кампании создать более жесткий спектр нейтронов и потратить нейтроны, которые в обычных ВВЭР поглощаются, на наработку новых делящихся материалов. По мере выгорания активной зоны вытеснители извлекаются, вытесняются водой. В конце топливной кампании ВВЭР-С работает уже как обычный ВВЭР.
Чем ВВЭР-С лучше обычного ВВЭР?
У этой технологии целый ряд преимуществ. Во-первых, при сохранении той же мощности, что и у обычных ВВЭР, ВВЭР-С позволит улучшить показатели использования топлива за счет сокращения расхода природного урана на 30%. Во-вторых, ВВЭР-С будет способен эффективно работать на 100% загрузке MOX-топливом (тогда как нынешние реакторы ВВЭР загружаются MOX-топливом только наполовину). В-третьих, в ВВЭР-С можно будет отказаться от циркония в составе ядерного топлива — это позволит уйти от потенциального риска пароциркониевой реакции, при которой образуется водород и возникает угроза взрыва (именно это случилось на АЭС «Фукусима-1» в Японии). Кроме того, по словам экспертов «Росатома», капитальные затраты на строительство блоков с ВВЭР-С должны быть на 10–15 % ниже по сравнению с затратами на блоки с ВВЭР-1200.
Идем дальше. Что такое ВВЭР-СКД?
ВВЭР-СКД – реактор с закритическими параметрами (СКД – сверхкритическое давление). Он позволит повысить КПД блоков АЭС с 36 % до 45–46 % и сможет сам воспроизводить топливо для себя. Пока главная проблема – нет материалов, способных с учетом фактора радиации выдержать температуру пара 550-600 С и давление до 240 атмосфер.
Какой статус у этого проекта?
Сейчас над сверхкритическим реактором работают многие страны. Росатом принял решение о присоединении к работам по сверхкритическим реакторам в рамках международной кооперации Generation IV. Вклад России составит порядка 2 млн евро ежегодно. Причем эти средства участники будут расходовать на собственные исследования, а результаты окажутся доступны всем. Вложения Росатома в рамках Generation IV будут направлены на работы по материаловедению, изучению теплофизических свойств веществ при переходе на сверхкритические параметры. Советник генерального директора ГК «Росатом» Владимир Асмолов считает, что что ВВЭР-СКД может появиться через 20–25 лет.