Не открою большого секрета, если предположу, что надвигается мировой энергетический кризис. Некоторые страны ради снижения вредных выбросов самостоятельно отказываются от дешёвых углеводородных источников энергии. В то же время становится очевидно, что зелёная энергетика не способна полностью покрыть растущие потребности населения Земли.
Цены на отопление постоянно растут и в Европе начинают всерьёз говорить, что снижение комнатной температуры на несколько градусов полезно не только для кошелька, но и для здоровья. Однако есть ещё атомная энергетика и сейчас ведутся разработки модульных реакторов. Способна ли эта разработка совершить техническую революцию?
Что такое ММР?
После всех аварий, которые происходили, отношение к атомной энергетике, мягко говоря, стало весьма негативным. Разумеется, что соседство с атомной электростанцией многими обывателями воспринимается как нежелательное. Поэтому, несмотря на все преимущества, иметь такого соседа мало кто захочет — вдруг произойдёт утечка радиоактивных веществ?
Однако, буквально на наших глазах активно развивается другое направление — малые модульные реакторы (ММР). Некоторые эксперты видят в них ренессанс атомной энергетики. И это неспроста, ведь ММР требуют меньше времени на постройку, менее требовательны к ландшафту, могут быть установлены на кораблях, а также, намного дешевле и безопаснее.
Преимущества ММР
Разумеется, что понятие «малый» в атомной энергетике следует рассматривать только применительно к остальным ядерным реакторам.
Как видно из рисунка ММР меньше в несколько раз, по сравнению с типичными водяными атомными реакторами.
Другой термин — «модульный» означает, что отдельные компоненты установки производятся на заводе. При этом их можно перевозить при помощи обычных транспортных средств.
Вдобавок к этим качествам, ММР можно разместить на небольшой площади, в отличие от классических атомных электростанций, которые не только занимают значительные пространства, но и требовательны к месту размещения и к наличию инфраструктуры.
Однако, как показывают недавние события, такие крупные АЭС вполне могут стать целью террористов, среди которых найдутся личности, желающие их захватить, взорвать или другим образом нарушить безопасную работу.
Атомные электростанции с применением ММР могут работать в одиночку или совместно, что позволяет более точно, регулировать перетоки мощности в энергосистемах.
Кроме того, ММР можно разместить не только на земле, но и установить на суда. Это значительно облегчит их доставку в удалённые области планеты.
Меньше, ещё меньше!
Из большого количества различных проектов, разрабатываемых в мире, следует выделить ММР американской компании NUSCALE.
Многомодульная конфигурация, при который каждый из реакторов работает самостоятельно, позволяет объединять их в мощные АЭС и управлять работой централизованно.
Конструкция
Модули для блоков собираются на заводе, а затем доставляются к месту установки при помощи автотранспорта. Высота реактора составляет 19 метров, а диаметр 2,7 метра.
Сам реактор заключён в стальной корпус, а для работы не требуются насосы, прокачивающие воду. Происходит естественная циркуляция воды за счёт её нагрева урановыми топливными стержнями.
Затем вода поднимается по центральному стояку и передаётся во внешний контур, где отдаёт тепло спиральным парогенераторам. Полученный пар под высоким давлением поступает в турбину, где происходит выработка электрической энергии. Отработанный пар поступает в конденсатор, где охлаждается до жидкого состояния.
Реакторы позволяют регулировать выходную мощность в широком диапазоне. Можно увеличить мощность от 20 до 100% менее чем за полчаса.
Безопасность
Система пассивной безопасности очень устойчива к различным воздействиям и не зависит от наличия электроэнергии. Кроме того, при её отключении, автоматически происходит остановка ядерной реакции.
Под воздействием гравитации, управляющие стержни погружаются в ядро реактора и глушат ядерную реакцию. Также не требуется внешняя подача воды — в реакторе реализована схема, при которой пар стравливается из активной зоны.
Остывая, пар конденсируется на дне и когда уровень достигает определённого значения, открываются клапаны, которые возвращают воду обратно в реактор.
Расчёты показывают, что даже при самой тяжёлой аварии, вероятность которой оценивается как один случай на миллиард лет, выброса продуктов ядерных реакций во внешнюю среду не произойдёт. Это намного ниже, чем радиус чрезвычайной зоны для традиционных АЭС.
Недостатки
К сожалению, конструкторам не удалось устранить главный недостаток любой атомной электростанции — проблему утилизации и хранения радиоактивных отходов.
Кроме того, экспертами были обнаружены некоторые недостатки конструкции. В частности, при аварийной остановке реактора, пар, при конденсации не будет содержать требуемого количества бора, что, в свою очередь, не позволит эффективно поглощать нейтроны. Также было обнаружено, что парогенераторы могут подвергаться значительным вибрациям, которые могут их разрушить.
Опытная установка
Для демонстрации возможностей нового реактора в феврале 2022 года была подготовлена площадка для полевых испытаний в штате Айдахо США. Здесь начато строительство АЭС, состоящей из 6 модулей. Пуск АЭС запланирован на 2029 год.
Заключение
Благодаря своим качествам ММР, очень привлекательны как замена электростанциям, работающим на угле. Компания NUSCALE уже подписала несколько меморандумов о взаимопонимании с правительствами Польши, Канады и Казахстана.
Естественно, что и другие компании в различных странах разрабатывают свои проекты. В некоторых компаниях даже запланировано подключение таких реакторов к энергосистемам в конце этого или в середине следующего десятилетия. Окажется ли такая разработка перспективной или нет, покажет время.
