Прогресс программы модульного реак­тора с насыпной активной зоной

В октябре 2004 г. южно-африканское прави­тельство приняло предложение разработать и вывести на рынок технологию модульного реак­тора с насыпной активной зоной (PBMR) и фи­нансировало реализацию этого проекта. Ми­нистр государственных предприятий Alec Erwin объявил о создании в Южной Африке с помо­щью таких реакторов энергетических мощно­стей в размере 4000—5000 МВт эл. для под­держки диверсификации энергоснабжения и во избежание эмиссии тепличных газов. Указанные мощности соответствуют 25—30 реакторам PBMR мощностью 165 МВт эл. каждый. В том же году кабинет одобрил программу обучения ядерных специалистов.

Проект PBMR (Pty) поддерживают его те­кущие инвесторы — компании Eskom, Industrial Development Corporation of South Africa и BNFL, которые рассматривают концепцию небольших, стандартизированных, обладающих внутренне присущей безопасностью модульных реакторов как одну из лучших безуглеродных альтернатив для новых генерирующих электроэнергию мощ­ностей во всем мире.

Проект PBMR включает строительство де­монстрационного реактора в Koeberg вблизи Кейптауна и пилотного завода по производству топлива в Pelindaba вблизи Претории. По теку­щему графику строительство должно начаться в 2007 г., демонстрационная установка мощно­стью 110 МВт эл. будет готова к 2010 г. Первые коммерческие модули PBMR планируют ввести в эксплуатацию в 2013 г. До настоящего време­ни технические разработки были посвящены освоению базовой немецкой технологии, разви­тию современного применения прямого цикла Брайтона и завершению предварительного про­екта. Были подтверждены фундаментальные це­ли по безопасности и экономичности, изначаль­но заложенные в проект.

В ноябре 2004 г. был выпущен план PBMR

(Pty), ЧТО ПОЗВОЛИЛО заключить все главные КОН-

Сокращенный перевод с английского: D. Matzner and E.

2005, v. 50, No 608, p. 17—21.

УДК 621.039,5 ПРОГРЕСС ПРОГРАММЫ PBMR*

Д. Матзнер, Э. Уоллис

тракты на следующую стадию работ, включая контракт с японской компанией Mitsubishi Heavy Industries (MHI) на следующую стадию проектирования и разработки гелиевой турбоге­нераторной системы PBMR (полный проект сис­темы, включая испытания материалов). Проект и подтверждающие испытания предусматривают выполнение специальных требований к системе с гелием в качестве рабочего газа при высокой температуре и давлении. МН1 также разработает проект сборки стальной корзины активной зоны, поддерживающей внутриреакторные конструк­ции, топливную зону и графитовый отражатель.

В ноября 2004 г. в Pelindaba закончено со­оружение установки HTF (helium test faclity) для испытаний гелия. HTF — это полноразмерная (по высоте) установка для проверки прототип-ных компонентов гелиевого цикла PBMR, обес­печивающая высокие температуру и давление. Она имитирует процессы обращения с топли­вом, действие систем контроля реактивности и останова, позволяя оценить вопросы работоспо­собности, долговечности, надежности и техоб­служивания для отдельных компонентов.

Компания Eskom, которая покупает и будет эксплуатировать демонстрационный модуль PBMR, ждет заключительного одобрения мини­стром экологии и туризма доклада об экологи­ческой оценке воздействия модуля (EIA). Доку­менты о положительном решении в отношении демонстрационного модуля и соответствующего топливного завода были выпущены в июне 2003 г. Однако в январе 2005 г. Высший Суд Кейптауна удовлетворил заявление неправи­тельственной организации Earthlife Africa, со­держащее требование министерству отложить решение относительно Е1А и повторно открыть процесс консультаций. Министерство заявило, что не будет оспаривать постановление суда. Хотя это обстоятельство задержит одобрение EIA, оно не должно затронуть запланированную дату начала строительства (2007 г.).

се. The PBMR's progress. — Nuclear Engineering International,

Основная концепция

Преобразование энергии в PBMR основано на однопетлевом прямом термодинамическом цикле Брайтона, причем в качестве источника тепла служит активная зона, охлаждаемая гели­ем (для замедления нейтронов используется графит). Газовый теплоноситель передает теп­ловую энергию от активной зоны непосредст­венно в систему преобразования энергии, со­стоящую из газовых турбин, электрического генератора, компрессоров, газоохладителей и рекуператора.

Топливо PBMR состоит из покрытых обо­лочкой ядер из обогащенного урана, вложенных в графитовые сферы. Каждое топливное ядро покрыто четырьмя последовательными слоями материала. Самый внутренний слой — пористый углерод, который позволяет собираться продук­там деления, не создавая внутреннего давления. Следующий слой — пироуглерод, за которым следует слой карбида кремния (жаростойкий материал) и, наконец, еще слой пироуглерода. Три внешние слоя создают составной барьер против выхода продуктов деления, причем до­минирующую роль играет покрытие из карбида кремния. Такая конструкция не только связыва­ет урановое топливо и продукты деления, но также обеспечивает каждое ядро собственным миниатюрным корпусом давления, что является фундаментальным фактором для обеспечения исключительно высокой безопасности.