Какая разработка в конце XX века стала основой для одного из самых распространённых в мире реакторов и почему она до сих пор продолжает обеспечивать электроэнергией десятки городов?
История реактора ВВЭР-1000 началась в 60-е, а первый экземпляр был введён в эксплуатацию в 1980 году на Нововоронежской АЭС. С тех пор было построено более 50 реакторов, многие из которых до сих пор работают в России, Китае, Индии и других странах. Как устроен реактор ВВЭР-1000 и почему он актуален до сих пор — читайте в нашем материале.
Что такое ВВЭР-1000?
ВВЭР-1000 — водо-водяной энергетический реактор. Это значит, что в качестве теплоносителя и замедлителя нейтронов в нём используется вода. Он состоит из герметичного корпуса, в котором размещены тепловыделяющие сборки из обогащённого урана или более современного МОКС-топлива. Корпус реактора окружён защитной оболочкой из бетона, который надёжно блокирует внутри радиоактивные элементы.
Одна из уникальных особенностей реакторов типа ВВЭР — парогенераторы. В зарубежных аналогах используются трубки U-образной формы, а в ВВЭР парогенераторы расположены горизонтально. Благодаря этому тепловая эффективность реактора повышается, а обслуживание становится проще.
Высокий тепловой КПД таких реакторов способствует снижению затрат на топливо и уменьшению образования ядерных отходов, делая их экономически и экологически привлекательными.
Как работает реактор?
Обогащённое урановое топливо в активной зоне реактора выделяет огромное количества тепла. Это тепло под давлением передаётся воде, протекающей через активную зону реактора.
Уже нагретая вода поступает в парогенераторы и передаёт тепло второму контуру. Там она превращается в пар, который приводит в движение турбину, соединённую с генератором. Турбина вырабатывает электроэнергию.
Для управления скоростью деления ядер в реакторе ВВЭР-1000 используются стержни, изготовленные из поглощающих нейтроны материалов. Регулируя положение этих стержней, оператор может управлять мощностью реактора.
Зачем нужен ВВЭР-1000, если есть ВВЭР-1200?
Ядерные технологии развиваются, и появляются новые конструкции реакторов. В то же время ВВЭР-1000 продолжает вносить значительный вклад в энергетический баланс разных стран. Несмотря на появление более совершенного преемника — ВВЭР-1200, почитать о котором можно в этой статье, реактор ВВЭР-1000 по-прежнему очень актуален для современной энергетики.
Во-первых, реакторы ВВЭР-1000 уже запущены. За десятилетия эксплуатации они доказали свою надёжность и эффективность, а персонал станций максимально хорошо овладел принципами их использования. Кстати, предшественники ВВЭР-1000, ВВЭР-440, до сих пор работают в Финляндии на станции «Ловииса», которая обеспечивает 10% электроэнергии страны. Зачем отключать то, что работает продуктивно?
Да, ВВЭР-1200 обеспечивает более высокий уровень энергетической эффективности, но ВВЭР-1000 по-прежнему соответствует международным стандартам безопасности и обеспечивает значительную выработку электроэнергии. Способность этих реакторов работать непрерывно в течение длительного времени помогает обеспечить стабильную подачу электроэнергии, снижая зависимость от ископаемого топлива.
Кроме того, переход на новый тип реактора требует финансовых вложений. Нужно не только построить новый, но и грамотно вывести из эксплуатации старый. Команде инженеров требуется время на планирование и сопутствующие процедуры. Если запускать этот процесс вне графика, можно столкнуться с временным разрывом в энергоснабжении.
Ещё один фактор, обусловливающий актуальность реакторов типа ВВЭР, в том числе и ВЭЭР-1000, — их адаптируемость. Конструкция позволяет вносить изменения в соответствии с конкретными национальными нормативными требованиями или условиями конкретной площадки.
В целом ВВЭР-1000 можно назвать мостом между реакторами старого поколения и новыми конструкциями. В его структуре одновременно учтены уроки, извлечённые из предыдущих реакторов, и реализованы усовершенствованные функции безопасности.
Сколько ещё прослужат реакторы ВВЭР-1000?
Плановое прекращение работы реактора называется выводом из эксплуатации. Реактор останавливается, подобно тому как выключается двигатель автомобиля. Однако даже после этого он остаётся радиоактивным и требует осторожного обращения. Топливные стержни аккуратно извлекают из уже «остывшей» установки и переносят в защищённое место. Это — один из самых ответственных этапов процесса вывода реактора из эксплуатации.
После реактор разбирают на части — примерно как конструктор Lego, только очень большой.
Затем проводится чистка. На этапе дезактивации все поверхности и предметы, подвергшиеся воздействию радиации, тщательно обрабатывают. Этот процесс строго регламентирован, ведь его главная цель — снизить уровень радиации до такой степени, чтобы территория или объект были безопасны для людей.
На финальном этапе место, где находился реактор, восстанавливают до первоначального состояния: проводят необходимые ремонтные и монтажные работы.
Однако далеко не все реакторы подвергнутся остановке в ближайшие годы. Учёные Курчатовского института вместе с исследователями «Росатома» разработали уникальную технологию продления срока эксплуатации реакторов ВВЭР-1000. Она предполагает детальный анализ безопасности и значительную модернизацию внутренних систем и компонентов реактора.
Так, несколько реакторов уже прошли процедуру обновления. К слову, проектный срок службы первого образца ВВЭР-1000, запущенного на Нововоронежской АЭС в 1980-м году, изначально составлял всего 30 лет. После модернизации энергоблока в 2011 году он увеличился в два раза. А в 2018-м срок безопасной службы первого энергоблока Балаковской АЭС продлили на 23 года. Кстати, продление эксплуатации ВВЭР-1000 в Балакове сэкономило стране 161 миллиард рублей.
Чем ещё примечательна 1000?
ВВЭР-1000 сыграл важную роль в разработке и использовании технологий сухого хранения отработавшего ядерного топлива. Это более эффективный метод хранения ОЯТ по сравнению с традиционным мокрым хранением.
Мокрое хранилище — это железобетонный бассейн, облицованный сталью. 20 отсеков бассейна содержат в себе два метра обессоленной воды, которая препятствует излучению. На дно в специальных чехлах помещаются извлечённые из остановленных реакторов топливные сборки.
Сухое хранение предполагает герметизацию отработавшего топлива. Строится специальная бетонная площадка, где потом размещают контейнеры с отработавшим ядерным топливом. Каждый контейнер состоит из двух компонентов: внутреннего (многоместная корзина хранения) и внешнего (вентилируемый бетонный контейнер).
В отличие от мокрого хранилища, сухое не требует расходов на водоснабжение, подготовку и очистку воды. А ещё сухие хранилища не нуждаются в дополнительной защите от потери электропитания, потому что в них не нужно поддерживать циркуляцию воды.
Сборки ВВЭР-1000 очень теплоёмкие — первые 10–15 лет их остужают в воде. После выдержки перекладывают в сухие условия или отправляют на переработку. Первую перегрузку отходов ВВЭР-1000 из одного типа хранилища в другой провели в 2016 году. Инновационную методику тестировали на Горно-химическом комбинате Железногорска, используя восемь топливных сборок с Балаковской АЭС.
