Следует отметить, что масштабы последствий тяжёлых аварий на энергоблоках большой мощности Чернобыльской и Фукусимской АЭС заставляют задуматься над оправданностью курса на увеличение единичной мощности энергоблока. Реакторы средней и малой мощности в силу особенности их конструкции можно сделать более безопасными, чем большие реакторы. Кроме того, на реакторах меньшей мощности масштабы последствий тяжёлой аварии будут меньше из-за меньшего содержания топлива и т.п.
Отсюда следует вывод о возможности расширения ниши применения реакторов средней и малой мощности. Это может оказаться особенно актуальным для стран, только приступающих к освоению ядерной энергетики.
2. Высокотемпературный газоохлаждаемый реактор ГТ-МГР
Ядерная энергоустановка с газовой турбиной и модульным высокотемпературным гелийохлаждаемым реактором, позволяющая помимо водорода получать электроэнергию, использует отечественный и зарубежный (США, Великобритания и Германия) опыт разработки и эксплуатации высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов. В настоящее время этот совместный проект России и США находится в стадии завершения эскизного проекта и начала реализации программы демонстрации критических технологий [6]. Реактор ГТ-МГР работает на тепловых нейтронах, однако в России разработаны технический проект опытно-промышленного реактора БГР-300 и концептуальные предложения реактора БГР-1000 на быстрых нейтронах.
Модульная энергоустановка ГТ-МГР (рис. 5.3.2.1) состоит из двух корпусов, соединенных коротким трубопроводом. В одном из корпусов находится реакторное оборудование, а в другом помещены турбогенератор и компрессоры. Основные характеристики ГТ-МГР (для варианта паровой конверсии метана) приведены в табл. 5.3.2.1.
Активная зона реактора содержит 102 графитовых канала, заполненных призматическими ТВС. В топливные блоки запрессованы топливные компакты диаметром ~13 мм и высотой 51 мм. В свою очередь, топливные компакты представляют собою смесь микрочастиц (диаметром 0,65-0,85 мм) урана или плутония в графитовой матрице.
Основные технические решения ГТ-МГР [1, 6]:
- модульный подход;
- газотурбинный преобразователь энергии прямого цикла (ГТ);
- применение керамического микротоплива (сферы с многослойным покрытием в графитовой матрице);
- гелиевый теплоноситель (химическая инертность, неизменность фазового состояния, нейтронная инертность);
- графитовый замедлитель;
- отсутствие в активной зоне металлоконструкций;
- подземное размещение энергоустановки.
Преимущества ГТ-МГР:
- возможность заводского изготовления модулей;
- нагрев теплоносителя до высоких температур ~1000оС;
- глубокое выгорание ядерного топлива, следовательно повышение эффективности топливного цикла;
- высокий отрицательный температурный коэффициент реактивности;
- гибкость по ядерному топливу (уран, плутоний, торий, актиниды);
- эффективное сжигание оружейного плутония;
- гарантии нераспространения ядерных материалов;
- сжигание (трансмутация) актинидов;
- большая тепловая инерция массы графита в реакторе (несколько суток на послеаварийный разогрев);
- устойчивость при авариях;
- возможность захоронения отработанного ядерного топлива без предварительной переработки.
Основные проблемы ГТ-МГР:
- опора ротора газовой турбины;
- необходимость обеспечения герметичности гелиевого контура.
Энергоустановка ГТ-МГР, как и аналогичные реакторы с производством высокопотенциальной теплоты (~1000оС и выше) представляет интерес для будущей атомно-водородной экономики. Эта установка может быть применена для получения водорода из воды или природного газа:
а) Расщепление воды
вода + тепло (>800оС) + электроэнергия → водород + кислород
б) Паровая конверсия природного газа
вода + тепло (>800оС) + метан → водород + углекислый газ
Водород имеет большую ценность как энергоноситель (электрохимические генераторы в виде топливных элементов, транспорт, энергетика). Концепция атомно-водородной энергетики описывается следующей цепочкой:
вода на входе + чистая (атомная) энергия → водород →
водород + кислород → чистая энергия + вода на выходе
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.