В авангарде атомных технологий
10 Января 2019 в 14:59
В 2019 году исполняется 55 лет с тех пор, как Белоярская атомная станция начала выработку электроэнергии в энергосистему Урала. Ордена Трудового Красного Знамени Белоярская АЭС имени И.В. Курчатова всегда была и остается на передовом направлении развития атомных технологий.
Энергоблоки «на пенсии»
Первый и второй энергоблоки Белоярской АЭС с водографитовыми канальными реакторами на тепловых нейтронах АМБ-100 и АМБ-200, кроме производства электроэнергии, внесли большой вклад в становление технологий нарождающейся атомной энергетики. Они успешно действовали соответственно с 1964 по 1981-й и с 1967 по 1989 годы. На них отрабатывались различные виды топлива и конструкционных материалов, компоновочные схемы и технические решения, эксплуатационные режимы. Например, был освоен перегрев пара непосредственно в реакторе, что позволило применить для АЭС турбины обычных тепловых электростанций.
Сегодня эти энергоблоки эксплуатируются «в режиме остановленного блока», то есть не работают и готовятся к выводу из эксплуатации. Отработавшее ядерное топливо было выгружено из реакторов и хранится в приреакторных бассейнах выдержки. Его вывозят на переработку на специализированное предприятие, этот процесс займет несколько лет. Сами реакторы и другое оборудование энергоблоков законсервированы и хранятся под наблюдением. В перспективе их ожидают демонтаж и утилизация.
Быстрые и безопасные
Сегодня на Белоярской АЭС работают энергоблоки № 3 и № 4 с реакторами на быстрых нейтронах БН-600 (с 1980 года) и БН-800 (с 2015 года), которые принесли ей мировую известность.
По своим конструкционно-технологическим особенностям реакторы БН («Быстрый натриевый») относятся к наиболее безопасным и экологически чистым.
Они обладают свойством самозащищенности: при отклонении от нормального режима работы останавливают ядерную реакцию в силу естественных законов природы, даже если не получат команду от человека или автоматики.
В корпусе реакторов отсутствует высокое давление (оно всего чуть выше обычного атмосферного), а сам корпус состоит из двух контуров, основного и страховочного, вложенных друг в друга по принципу матрешки. Реакторы имеют интегральную компоновку: оборудование первого контура, которое подвергается радиационному воздействию, заключено внутрь основного корпуса. Большая теплоемкость и большой температурный запас у теплоносителя — жидкого натрия — в течение нескольких суток не позволят реактору перегреться, даже если он останется вообще без охлаждения.
Кроме того, в БН-800 воплощены дополнительные системы безопасности пассивного принципа, то есть работающие в силу законов природы, которые никто не может «отключить».
Среди них — дополнительная система противоаварийного расхолаживания реактора путем естественной циркуляции воздуха через теплообменники: тяга атмосферного воздуха, отводящего тепло, образуется без применения насосов за счет высоты воздухопроводной трубы.
Ещё — дополнительная система противоаварийной защиты на основе стержней, взвешенных («всплывших») в потоке натрия: в случае остановки насосов, прокачивающих теплоноситель, стержни под действием естественной силы тяжести опустятся в активную зону и остановят ядерную реакцию. Внутри корпуса реактора смонтировано устройство «поддон», способное в случае необходимости удержать расплав топлива.
Возраст зрелости
На Белоярской АЭС решили одну из важных задач — продление расчетного срока эксплуатации энергоблока с быстрым реактором промышленного уровня мощности. Безусловно, это событие вошло в сокровищницу мирового опыта.
Из-за уникальности БН-600 не имелось статистических данных о ресурсных возможностях оборудования в длительной перспективе, поэтому расчетный срок эксплуатации назначили исходя из минимальных значений. В 2010 году, после материаловедческого обследования незаменяемых элементов и замены остального оборудования, была получена лицензия Ростехнадзора на продление расчетного срока эксплуатации до 2020 года с возможностью дальнейшего продления.
В ходе подготовки энергоблока к продлению эксплуатации, которая продолжалась свыше пяти лет, была произведена масштабная модернизация всего оборудования — от турбогенераторов до информационно-вычислительных систем, от активной зоны реактора до систем перегрузки топлива, от системы радиационного контроля до каналов надежного электропитания.
Кроме того, были смонтированы дополнительные системы, повышающие безопасность энергоблока. Например, теперь есть возможность расхолаживания реактора путем естественной циркуляции через воздушный теплообменник, появился запасной пункт управления, дублирующий системы останова реактора и его поддержания в безопасном состоянии, и т.д.
В продленный срок эксплуатации БН-600 вступил полностью обновленным, соответствующим самым строгим мировым требованиям, которые применяют к новым современным энергоблокам. Сегодня ведется столь же серьезная подготовка этого энергоблока к дальнейшему продлению срока эксплуатации за горизонт 2020 года.
Шаг в завтра
Белоярская АЭС находится на стратегическом направлении развития атомной отрасли — создании новой технологической платформы на основе замкнутого ядерно-топливного цикла. Это позволит вовлечь в производство не используемый сейчас изотоп урана (то есть в десятки раз увеличит топливную базу атомной энергетики), повторно использовать отработавшее ядерное топливо других АЭС и минимизировать радиоактивные отходы, «дожигая» из них долгоживущие изотопы.
Окончательную отработку элементов замкнутого ядерно-топливного цикла с использованием смешанного уран-плутониевого топлива призван осуществить энергоблок № 4 с быстрым реактором БН-800.
Сооружение его шло непросто. Решение о строительстве на Белоярской АЭС энергоблоков № 4 (БН-800) и № 5 (БН-1600 — в ту пору планировалась такая мощность) Совет Министров СССР утвердил еще в 1983 году. Однако распад Советского Союза и экономические катаклизмы 1990-х надолго «заморозили» строительство.
Его активизация произошла только в двухтысячных годах. Таким образом, энергоблок создавался на стыке двух исторических эпох — сооружение началось в СССР в 20 веке, а завершилось в России в 21-м, за период строительства коренным образом изменились политическая и экономическая системы государства, что не могло не повлиять на процессы организации работ.
Сооружение и ввод в эксплуатацию уникального энергоблока с большим количеством инновационных технических решений — еще одна важная победа в истории Белоярской атомной станции.
Благодаря успешной эксплуатации энергоблоков Белоярской АЭС Россия сохраняет мировое лидерство в сфере быстрых реакторов. Сейчас вдогонку нашим атомщикам стремятся коллеги из Китая, Индии, Южной Кореи, Франции, интересуются технологией и другие страны.
Заглянем в будущее
Рассматривается возможность сооружения на Белоярской АЭС энергоблока № 5 с головным образцом серийного реактора БН-1200. Инфраструктура промплощадки изначально была рассчитана на совместную работу энергоблоков № 4 и № 5, поэтому построить пятый блок можно будет быстрее и дешевле. Кроме того, в будущем энергоблоке за счет современных проектно-конструкторских разработок существенно снижена материалоемкость строительных сооружений и оборудования. Позитивное влияние на себестоимость окажет и переход от уникальности энергоблоков БН-600 и БН-800 к типовому проекту для серийного строительства.
В проекте БН-1200 воплощаются наивысшие, максимально достижимые принципы безопасности: полувековой российский опыт отработки технологии быстрых натриевых реакторов привел к «венцу творения» в этой сфере.
Помимо воплощения лучших эксплуатационных, конструкторских и технологических достижений своих предшественников, БН-1200 обеспечит экономические показатели на уровне серийных реакторов на тепловых нейтронах ВВЭР. В будущем должна получиться двухкомпонентная система: реакторы ВВЭР и БН будут работать совместно, обеспечивая энергетические, экологические и экономические преимущества «круговорота» ядерного топлива.
Приоритет — безопасность
— Безопасность — высший приоритет в нашей деятельности, — подчеркивает заместитель генерального директора АО «Концерн Росэнергоатом» — директор филиала «Белоярская атомная станция» Иван Сидоров.
Миссия АЭС сформулирована так: «Экономически эффективная генерация и надежное обеспечение потребителей электрической и тепловой энергии при безусловном соблюдении всех видов безопасности».
Сегодня Белоярская АЭС вырабатывает порядка 15% электроэнергии от общего энергобаланса Свердловской области, а также участвует в обеспечении потребностей г. Заречного в теплоснабжении и горячем водоснабжении.
Главной же ценностью атомной станции всегда был и остается ее трудовой коллектив. Это высокие профессионалы, которые накопили уникальный по мировым меркам опыт, специалисты, воплощающие высокую культуру безопасности, команда, способная решать задачи любого уровня сложности.
Текст: Роман Топорков, руководитель Группы взаимодействия с органами власти и общественностью — заместитель руководителя Управления информации и общественных связей Белоярской АЭС, главный редактор газеты «Быстрый нейтрон»
