ВВЭР-1200 — мощь и безопасность: рассказываем об одном из самых распространённых реакторов в мире

Какой ядерный реактор — один из самых мощных, но при этом безопасный? Какая АЭС выдержит землетрясение до 8 баллов? А где для охлаждения применяется обычная вода? Рассказываем о ВВЭР-1200 — российском реакторе, который используют по всему миру.

Что такое ВВЭР-1200

Водо-водяной энергетический реактор ВВЭР-1200 — один из самых мощных в своём роде. Первые ВВЭР начали разрабатывать в СССР около 70 лет назад физики Игорь Курчатов и Анатолий Александров на базе Института атомной энергии — сейчас это Курчатовский институт. Электрическая мощность современного ВВЭР-1200 достигает 1200 мегаватт (МВт), а тепловая — 3200 МВт. 65% действующих ядерных реакторов на Земле — типа ВВЭР, или, как его ещё называют, PWR. Одного энергоблока с ВВЭР хватает, чтобы обеспечить энергией небольшую страну.

Как работает ВВЭР-1200

ВВЭР состоит из двух контуров. В первом установлен реактор, который работает на тепловых нейтронах, четыре главные циркуляционные петли и паровой компенсатор давления. Здесь же с помощью насосов циркулирует вода. Второй контур — нерадиоактивный, в нём находится парогенератор, а также системы охлаждения и очищения. Уникальность конструкции в том, что теплоноситель и замедлитель в установке — обычная вода под давлением, причём в первом и втором контурах она не смешивается. 

Вот как работает реактор:

1. При запуске реактора из ядер урана вылетают нейтроны, под их воздействием происходит цепная реакция — ядра распадаются и при этом выделяют тепловую энергию.
2. Энергия передаётся воде, которая с помощью насосов циркулирует в первом контуре, — она нагревается.
3. Вода «забирает» часть тепла из парогенератора, который находится во втором контуре, и превращается в пар. Важно — вода не соприкасается с первым контуром, поэтому не становится радиоактивной.
4. Пар вращает турбину — так образуется электричество.
5. Использованный пар поступает в охладитель и снова становится водой.

Реактор похож на кипящую кастрюлю, только вода здесь нагревается ядерным топливом. Реактор сделан из сверхпрочной стали и не покроется ржавчиной как минимум 100 лет.

Внутри есть бассейн для отработанного топлива, а под реактором есть ёмкости с борной кислотой — это прочные сосуды из двухслойной стали. Борная кислота способна поглощать нейтроны и таким образом влиять на протекание цепной реакции.

Также под реактором находится «ловушка расплава», которая усиливает безопасность конструкции. Ловушка заполнена жертвенным материалом из оксидов железа и алюминия. Если расплав выйдет из активной зоны, он попадёт в ловушку, жертвенный материал растворится в расплаве, зато сам расплав потеряет часть тепла. Системы безопасности, которые доработали с учётом «постфукусимских» требований, — это 40% от стоимости АЭС. Благодаря техническим решениям ВВЭР-1200 — это реакторная установка поколения III+.

В чём преимущества ВВЭР-1200

• Установки ВВЭР-1200 работают уже более 1400 реакторо-лет — это общая длительность использования реакторов — без перерывов, и за это время не случилось ни одной серьёзной аварии.
• У ВВЭР-1200 на 20% увеличилась мощность по сравнению с предыдущей моделью ВВЭР-1000, а размер оборудования остался тем же. 
• ВВЭР-1200 работает до 60 лет.
• Можно управлять мощностью реактора до 1200 МВт. 
• Реактор способен работать до 18 месяцев без перегрузки топлива.
• В составе реактора — сверхпрочная сталь и сверхчистый цирконий.
• ВВЭР-1200 — безопасный реактор: у него прочный цельный корпус, а для преобразования энергии используют воду. Энергоблоки поколения III+ — самые безопасные в мире.

Есть ли у ВВЭР недостатки

• Энергоблоки с реактором ВВЭР-1200 технически и экономически пока доступны не всем странам.
• Для перезарядки реактор приходится останавливать — во время простоя он не вырабатывает энергию, соответственно, нужны резервирующие мощности.
• ВВЭР-1200 работает на уране-235. Это дорогое топливо. Но затраты на одну топливную сборку составляют небольшой процент стоимости электроэнергии АЭС.

ВВЭР остаётся самым распространённым в мире реактором: в разных странах используют около 300 реакторов такого типа.

Почему за ВВЭР-1200 будущее

Многие страны собираются увеличить атомный потенциал в ближайшие годы. Например, Китай планирует вводить в эксплуатацию по шесть — восемь энергоблоков каждый год до 2035 года. Учёные Кембриджа и Имперского колледжа Лондона призывают правительство Британии строить больше АЭС. Использование ядерной энергетики помогает снизить выбросы парниковых газов и удержать повышение температуры на планете в пределах 1,5 градуса. Атомные станции приходят на замену ТЭЦ, которые работают на угле и газе и выделяют в атмосферу вредные вещества. По подсчётам экспертов, 1 кг урана эквивалентно сжиганию 100 тонн высококачественного каменного угля — это 1,5 железнодорожного вагона.

Ядерный реактор ВВЭР-1200 впервые запустили в России: энергоблок №6 Нововоронежской АЭС-2 включён в энергосистему в 2016 году. Блоки с ВВЭР-1200 работают на Ленинградской АЭС-2. Сейчас здесь устанавливают ещё два энергоблока: их планируют ввести в работу в 2030–2032 годах вместо устаревших реакторов РБМК.

Отечественные ВВЭР-1200 сооружаются не только в России, но и в других странах. Вот где начали строить российские ВВЭР-1200 в прошлом году:

• Турция — четвёртый блок АЭС «Аккую»;
• Египет — два энергоблока на АЭС «Эль-Дабаа»;
• Китай — три энергоблока: восьмой блок на АЭС «Тяньвань», блок на АЭС «Сюйдапу», третий блок на АЭС «Хайян».

В этом году на АЭС «Аккую» уже доставили ядерное топливо для первого блока, который почти достроен, запущены два энергоблока ВВЭР-1200 на Белорусской АЭС, продолжается строительство ещё двух в Египте на АЭС «Эль Дабаа». Специалисты готовятся к сооружению двух энергоблоков в Венгрии на АЭС «Пакш-2» и ещё двух — в Бангладеш на АЭС «Руппур». В Китае заканчивают строительство на АЭС «Тяньвань» и уже договорились об установке ещё нескольких российских энергоблоков с реактором ВВЭР-1200 на АЭС «Сюйдапу».

Достижения российской атомной энергетики используют по всему миру. ВВЭР-1200 — один из самых перспективных ядерных реакторов. Он может стать отправной точкой для создания ещё более мощных источников энергии в будущем.