Гелиевая аэс обещает ни за что не взрываться
Российская Федерация и США совместно разрабатывают проект АЭС будущего. Она существенно превзойдёт все прошлые совокупности и по безопасности, и по экономичности, и по многим вторым параметрам. Ядерная энергетика ещё не сообщила собственного окончательного слова.
Не обращая внимания на рост применения солнечных батарей, волн и энергии ветра, других альтернатив, от «хорошей» энергетики нам в ближайшие десятилетия не уйти. А тут, пожалуй, самая экологичной есть, как ни необычно, энергетика ядерная.
Да, утилизация отработанного ядерного горючего – непростая неприятность, но совсем не неисправимая. Просматривайте о некоторых проектах: тут настоящий и уже идущий, а тут более фантастический.
Об опасности аварий на АЭС мы скажем ниже. Но в случае если их нет – ядерная станция как будто бы и не существует – её выбросы нулевые.
А вот тепловые станции отравляют воздух миллионами тысячь киллограм ядов и парниковых газов. И радиоактивными веществами также, кстати, каковые находятся, скажем, в угле и попадают с выбросом станции в трубу.
Гидроэлектростанции, думается, чистые. Но их везде не поставишь, а водохранилища, кстати, необратимо меняют природу на многие десятки километров около, затрагивают среду обитания тысяч видов, оказывают огромное давление на земную кору (что не шибко здорово в сейсмоопасных территориях).
Ядерный синтез? Да, имеется увлекательные варианты (не ITER), но это – на возможность. А в ближайщее время круг, наподобие, замыкается – будем «жечь» уран.
К примеру, в супер-АЭС, созданной совместно Россией и США.
Новая схема АЭС ликвидирует из её конструкции множество прошлых совокупностей. А так как узлов меньше, то и надёжность – выше (иллюстрация с сайта gt-mhr.ga.com).
С США главным участником проекта есть компания General Atomics, а с российской – Умелое конструкторское бюро машиностроения имени И. И. Африкантова (ОКБМ) в Нижнем Новгороде, подчиняющееся Федеральному агентству по ядерной энергии РФ.
Минатом и затеял сотрудничество с американцами по этому проекту ещё в первой половине 90-ых годов двадцатого века. А к настоящему моменту создан и эскизный проект реактора (и станции), да и куда более детальные разработки – в далеком прошлом идут полным ходом.
А потому, что в новом типе АЭС эксперты видят будущее ядерной энергетики – познакомимся поближе, как же она будет трудиться.
Именуется эта совокупность Gas Turbine — Modular Helium Reactor (GT-MHR), а по-русски — «Газовая турбина — модульный гелиевый реактор» — ГТ-МГР.
В создании этого чуда принимает участие много американских и русских организаций и институтов, и – компании из японии и Франции (перечень компаний возможно взглянуть на русском странице проекта).
Главных идей тут две. Ядерный реактор с охлаждением газообразным гелием и с внутренне свойственной безопасностью (другими словами – чем посильнее нагрев – тем не сильный реакция, легко исходя из «физики» реактора, впредь до остановки естественным путём, без всякого участия совокупности управления) и – малейшее преобразование энергии тёплого гелия в электричество – посредством газовой турбины так именуемого замкнутого цикла Брайтона, с размещением реактора и турбогенератора в закрытых капсулах под землёй.
Никаких широких труб, насосов, турбин, и массы вторых «железяк» над поверхностью. Устройство АЭС упрощается в разы.
Десятки совокупностей исчезают по мановению чудесной палочки. Никаких промежуточных теплоносителей, меняющих фазу (жидкость-пар), никаких громоздких теплообменников, практически – никаких дорог для вероятной утечки чего-нибудь радиоактивного.
Всё капсулировано. Наряду с этим кроме того отказ совокупности управления не ведёт к расплавлению горючего. Всё машинально затухает и медлительно остывает за счёт рассеивания тепла в грунт, окружающий станцию.
Горючее для станции – это карбид и оксид урана либо оксид плутония, созданые в форме шариков диаметром всего 0,2 миллиметра и покрытые несколькими слоями разной термостойкой керамики. Шарики «насыпаются» в стержни, те формируют сборку и без того потом.
Физические (масса конструкции, условия протекания реакции) и геометрические параметры реактора таковы (относительно низкая плотность энергии, к примеру), что при любом развитии событий, кроме того полной утрата теплоносителя, эти шарики не расплавятся.
Да и вся активная территория выполнена из графита – никаких металлоконструкций тут нет по большому счету, а жаропрочный сплав применён только в самом внешнем корпусе — капсуле.
Так что кроме того в случае если целый персонал станции дружно «уйдёт выпивать пиво», ничего ужасного для окружающей природы не произойдёт – температура в сердце АЭС подскочит максимум до 1600 градусов по шкале Цельсия, но активная территория наряду с этим не расплавится. Реактор же сам начнёт охлаждаться, отдавая тепло в окружающий грунт.
Схема «сердца» станции. Слева – турбина с теплообменниками и электрогенератором, справа – реактор (иллюстрация с сайта gt-mhr.ga.com).
Использование же в качестве теплоносителя гелия сулит последовательность преимуществ. Он химически инертен и не приводит к коррозии узлов. Он не меняет собственного агрегатного состояния.
Он не воздействует на коэффициент размножения нейтронов. Наконец, его комфортно направлять в газовую турбину.
Она капсулирована вместе с теплообменниками и насосами и вращается только на осевых и радиальных электромагнитных подшипниках – подшипники качения предусмотрены как аварийные.
Про теплообменники необходимо сообщить очень. Тот гелий, что охлаждает реактор, делает в турбинной установке пара «петель», максимально отдавая собственную энергию турбогенератору. Помимо этого, в том месте имеется дополнительное охлаждение гелия водой, но при какой-либо аварии – совокупность обойдётся вовсе без неё, реактор не расплавится.
Итог всех этих новаций – КПД станции – до 50%, против 32% у существующих АЭС, плюс — намного более полная выработка ядерного горючего (соответственно – меньше облучённого урана и меньше высокоактивных отходов на любой мегаватт-час взятой энергии), простота конструкции, соответственно — меньше проще контроль и стоимость возведения над работой.
И, само собой разумеется, безопасность. Американцы пишут, что ГТ-МГР – первая в мире АЭС, которая будет соответствовать первому уровню безопасности.
Всего их 4, из них нулевой – это самый большой. 0 — это фантастика. Тут ничего ни при каких обстоятельствах произойти неимеетвозможности и по большому счету – нет страшных материалов. Первый уровень – самый большой из реально вероятных.
При нём АЭС, по идее,не требуются особенные совокупности безопасности, поскольку у самого реактора имеется внутренний, конструктивно предопределённый «иммунитет» от технических ошибок повреждений и любых операторов.
Станция в Чернобыле имела, по версии американцев, третий (нехороший) уровень безопасности, что свидетельствует критичность совокупности к неточностям людей либо неисправности оборудования. на данный момент многие действующие станции вышли на уровень безопасности «2».
ОКБМ пишет, что «Стратегия развития ядерной энергетики России предусматривает сооружение головной АЭС ГТ-МГР и установки по производству горючего для неё на Сибирском химическом комбинате (Северск, Томской области) к 2010 году, а к 2012-2015 годам — ввод и создание в эксплуатацию первой четырёхмодульной АЭС ГТ-МГР».
Схема циркуляции гелия (иллюстрация с сайта gt-mhr.ga.com).
Американцы же, со своей стороны информируют увлекательные подробности: потому, что ГТ-МГР может потреблять не только уран, но и оружейный плутоний, такие АЭС становятся совершенным устройством по его утилизации, не только надёжной, но ещё и в определённом смысле удачной. К примеру, Северск будет (частично, само собой разумеется), снабжать себя электроэнергией за счёт «уменьшаемых» русских боеголовок.
А плутоний, что будут выгружать из реактора по окончании «работы», по своим параметрам — совсем бесперспективен для гипотетического применения в ядерном оружии, что для всемирный безопасности также хорошо.
Но и США заинтересованы в проекте – большой термический КПД связки «гелиевый реактор – замкнутая газовая турбина» – это большая польза, как в плане экономики, так и сохранности внешней среды.
Необходимо добавить, что тепловая мощность одной таковой установки составит 600 милионов ватт, а электрическая – 285 милионов ватт.
Расчётный же срок работы ГТ-МГР– 60 лет. Успеют к тому времени создать промышленные реакторы синтеза, либо другая энергетика станет вправду массовой?
