Дмитрий Горчаков. Немного атома и радио (nucl0id) wrote in engineering_ru,
Дмитрий Горчаков. Немного атома и радио
nucl0id
engineering_ru

БН-800. Первый визит на готовый блок

Вчера впервые побывал на уже построенном БН-800, 4-м энергоблоке Белоярской АЭС (Свердловская область). До того я видел блок пару лет назад еще на стадии строительства. Решил в лучших традициях этого бложика рассказать как оно работает, как я уже рассказывал раньше про БН-600.


Общий вид блока №4 c реактором БН-800.


Ну а теперь собственно о БН-800. Для начала в сотый раз небольшая справка в качестве введения.

Зачем это вообще нужно?
Быстрые реакторы призваны расширить топливную базу атомной энергетики. В настоящее время тепловые реакторы, в подавляющем большинстве представленные на АЭС во всем мире, используют в качестве топлива лишь изотоп U235, которого в природном уране всего 0,7%. Быстрые реакторы позволяют "сжигать" не только U235, но и нарабатывать из U238 новое топливо - Pu239. А заодно и сжигать многие актиниды - изотопы, образующиеся в отработанном ядерном топливе (ОЯТ) других реакторов. Эффективность использования природного урана в быстрых реакторах увеличивается на порядки.

По словам заместителя главного инженера БАЭС Валерия Шаманского, обычный тепловой реактор типа ВВЭР мощностью 1 ГВт требует для изготовления топлива около 160 тонн природного урана, из которого в отвал уходит 139 тонн обедненного урана и образуется около 20 тонн ОЯТ. Для загрузки быстрого реактора такой же мощности при замыкании топливного цикла потребуется лишь около 13 тонн ОЯТ ВВЭР и не больше двух тонн отвального урана, а отходов образуется меньше тонны. Для устойчивого замыкания топливного цикла в парке АЭС соотношение мощностей тепловых реакторов и быстрых должно быть примерно 4:1. А значит в будущем нам нужно построить несколько типовых коммерческих быстрых реакторов.

Но это в теории. А на практике до сооружения коммерческого блока БН-1200 с приемлемыми экономическими показателями работы еще многое нужно отработать на БН-800, который является переходным проектом между ним и БН-600. Пока в БН-800 загружено смешанное уран-плутониевое МОКС топливо лишь на четверть, остальное - урановое топливо с высоким обогащением. Полный переход на МОКС-топливо будет достигнут лишь в 2019 году. Тогда можно будет принять обоснованное решение по сооружению БН-1200 на основе опыта эксплуатации БН-800.

Освоение мощности и испытания.

В момент нашего визита реактор был заглушен и блок находился на ремонте. Это плановое техобслуживание нового оборудования. Оно продлится до 20 марта.
Программа испытаний при освоении мощности расписана в виде подробного плана, как освоение новой модели самолета - нужно проверить заложенные в проект решения на практике, постепенно увеличивая нагрузки. Программа подразумевает ступенчатый набор мощности до 15%, 35%, 67% от номинальной и отслеживание поведения установки и всех ее элементов на выдерживание нагрузки, температурных режимов, правильной работы систем управления и безопасности. Главное испытание - оценка поведения установки при главной проектной аварии. Это почти фукусимский сценарий, когда полностью отключается внешнее электропитание. БН-800 показал себя отлично - реактор глушится и в течение нескольких дней самостоятельно остывает без каких-либо повреждений за счет естественной циркуляции натрия в первых двух контурах и воздуха в третьем контуре. Для воздушного охлаждения третьего контура и используются высокие трубы на энергоблоке, предназначение которых для многих остается загадкой. До конца мая блок выйдет на 100% мощности. А окончание всех испытаний и переход к промышленной эксплуатации и выработке электроэнергии намечен на осень этого года.

Давайте пройдемся по энергоблоку.


Блочный пульт управления. Людей тут немного. Перед нами место начальника смены. Слева впереди ответственный за реактор. Справа - за турбину. По центру тот, кто отвечает за их взаимодействие.


Посмотрим подробнее на главное табло. Вверху видна текущая мощность - минус 1 МВт. Реактор заглушен. Блок на ремонте. Он сейчас не вырабатывает а потребляет электроэнергию. В том числе на разогрев натрия, иначе весь реактор превратится в одну металлическую болванку.


Один из экранов с текущими параметрами. Слева вверху - температура в петлях второго контура. Как видим, натрий разогрет до 233 градусов. Позже мы попробуем пощупать его в реакторном зале.

Реакторный зал.

БН-800 как и другие быстрые натриевые реакторы имеет интегральную компоновку. Это значит что весь первый контур - активная зона, главные циркуляционные насосы и теплообменники первого контура находятся внутри одного большого бака, залитого натрием. В реакторном зале мы можем наблюдать лишь верхнюю часть конструкции, сам бак находится ниже уровня пола. Чтобы понять что мы видим давайте посмотрим на общий вид зала и затем на схему реактора.


Общий вид на реакторный зал. Реактор в центре. Фото: Сергей Тэн, БАЭС.


Схема БН-800. На фото реакторного зала мы видим лишь выступающий вверх оранжевый защитный колпак.


Еще раз взглянем на реактор. Оранжевый защитный колпак находится прямо над центральной частью бака. Три желтых агрегата вокруг - это главные циркуляционные насосы первого контура. Они обеспечивают движение натрия внутри бака. Серые трубы вокруг цветных деталей - это трубопроводы второго контура с натрием. По ним тепло отводится от первого контура (бака) к третьему, где уже вода образуется в пар, идущий на турбину. Кстати, давление во втором контуре больше чем в первом, чтобы в случае протечек чистый натрий попадал в грязный, а не наоборот.


Можно спуститься вниз и потрогать эти трубопроводы. Как мы видели на пульте управления, температура натрия во втором контуре около 230 градусов. А при работе реактора она достигает 500 градусов. Но снаружи трубу можно трогать, она не горячая - она сделана по принципу "труба в трубе" для герметичности и надежно теплоизолирована.


А это агрегат топливозагрузки. Кстати, свежую кассету с топливом вполне безопасно даже держать в руках. Тем не менее, участие человека в топливозагрузке ограничивается лишь загрузкой контейнера со свежим топливом в эту ячейку справа с зубчатым венцом. Далее все происходит в автоматическом режиме. Агрегат топливозагрузки вынимает кассету и переносит ее в один из трех каналов слева. Далее топливо с помощью системы барабанов перемещается внутрь бака реактора и попадает в активную зону. Выгрузка топлива также осуществляется автоматически. После его отмывки от натрия оно попадает в бассейн выдержки.

Из урана в пар и киловатты.

А теперь по множеству длинных переходов переместимся в машзал. Здесь находится одна турбина мощностью 880 МВт и турбогенератор. На БН-600 было три турбины по 200 МВт. Здесь же пошли по схеме тепловых реакторов с одним большим агрегатом. Это позволило сократить удельные затраты на строительство и число обслуживаемых агрегатов в процессе эксплуатации. Надеюсь для читателей этого блока давно не секрет, что на АЭС энергия вырабатывается по традиционной схеме тепловых станций - уран греет теплоноситель, тот греет воду, из воды образуется пар, пар вращает турбину, турбина крутит генератор - бинго, у вас горит лампочка.

Турбина отечественная. Делали "Силовые Машины". Вообще, 90% оборудования отечественное. Правда вот натрий пришлось заказывать во Франции.


Общий вид на турбину (справа белая) и генератор (слева желтый). Сейчас тут проводится ремонт, часть кожухов снята.


Турбогенератор номер 7. Хотя на этом блоке всего один турбогенератор, на всей БАЭС он седьмой по счету. Три турбогенератора стоят в первой очереди у реакторов АМБ, и три турбогенератора стоят в машзале БН-600.

В России накоплен огромный опыт эксплуатации быстрых натриевых реакторов. 45% мировых реакторо-лет БН приходятся на наши установки - экспериментальные БР-5 и БОР-60, опытно-промышленные БН-350, БН-600 и теперь БН-800. На всех них последовательно отрабатывались инженерные решения, совершенствовались конструкции и технологии, приближающие замыкание ядерного-топливного цикла и приближение БН по экономическим показателям в ВВЭР. Следующий реактор БН-1200 уже должен стать именно серийным.

PS: В основном этот пост - пересказ моей статьи для Energyland.info (ссылка на статью). Более коротко я написал небольшой текст о поездке и для 66.ru. Этот материал ценен и большим количеством отличных фото Антона Буценко. Также не могу не порекомендовать обзор от Жени Лобанова, которому помогал консультациями, там тоже много хороших фото.

Tags: технологии, энергетика, ядерная энергетика
Subscribe
promo engineering_ru march 2, 2015 08:17 174
Buy for 200 tokens
Помните байку о разработке космической ручки? Да, она не основана на реальных событиях, но очень наглядно иллюстрирует идею, что простое решение может оказаться лучше сложного. Ракета, построенная по принципу "большого глупого носителя" ("Big Dumb Booster") находится не в диапазоне…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 86 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →