Аргентинский реактор CAREM-25: в фокусе внимания
В МИРЕ / #7_2018
Текст: Татьяна ДАНИЛОВА / Фото: Flickr/ Galería de Comisión Nacional de Energía Atómica
Первый в мире наземный модульный реактор малой мощности CAREM‑25 готов на 50%, утверждают в Национальной комиссии по атомной энергии Аргентины. Мы расскажем о том, что собой представляет реактор и каковы его перспективы.
Разработка модульного реактора CAREM (Central Argentina de Elementos Modulares) стартовала в 1984 году. Основными разработчиками были аргентинская Национальная комиссия по атомной энергии CNEA и аргентинская компания INVAP, занятая проектами в сфере высоких технологий. Этот проект был частью принятого в 2006 году стратегического плана правительства Аргентины — всеобъемлющей стратегии роста. В 2009 году завершение разработки и строительства первого прототипа реактора CAREM (в числе прочих) объявили национальным приоритетом.
Уже в сентябре 2013 года было получено разрешение на участок (на месте тяжеловодного исследовательского реактора на площадке Атуча), а в феврале 2014 года в фундамент залили первые кубометры бетона. В смету строительства CAREM‑25 была заложена стоимость реактора — $ 446 млн, причем 70% компонентов должны были быть произведены в Аргентине. Например, контракт на производство двухсоттонного корпуса реактора ценой $ 64 млн был подписан в декабре 2013 года с аргентинской Industrias Metalurgicas Pescarmona SA (IMPSA); а контракт стоимостью $ 80 млн на всю неядерную часть, то есть на термический цикл, паропровод, турбогенератор, конденсатор, насосы и все связанные с ним компоненты и системы для генерации и подачи энергии в сеть, в сентябре 2016 года заключили с совместным предприятием Tecna-Siemens.
В задачи Tecna также входят поставка техники, комплектующих и оборудования, строительство, монтаж и ввод в эксплуатацию всех зданий. Поставку турбогенератора, конденсатора и системы управления передали неназванному субподрядчику Siemens.
Первоначально строительство планировалось завершить в 2017 году, но помешали экономические трудности. В 2015 году аргентинский песо был девальвирован (6 песо за доллар превратились в 10; сегодня доллар стоит около 40 песо). Поэтому срок ввода реактора в эксплуатацию не раз переносился, и сегодня он намечен на 2020 год.
Уже в сентябре 2013 года было получено разрешение на участок (на месте тяжеловодного исследовательского реактора на площадке Атуча), а в феврале 2014 года в фундамент залили первые кубометры бетона. В смету строительства CAREM‑25 была заложена стоимость реактора — $ 446 млн, причем 70% компонентов должны были быть произведены в Аргентине. Например, контракт на производство двухсоттонного корпуса реактора ценой $ 64 млн был подписан в декабре 2013 года с аргентинской Industrias Metalurgicas Pescarmona SA (IMPSA); а контракт стоимостью $ 80 млн на всю неядерную часть, то есть на термический цикл, паропровод, турбогенератор, конденсатор, насосы и все связанные с ним компоненты и системы для генерации и подачи энергии в сеть, в сентябре 2016 года заключили с совместным предприятием Tecna-Siemens.
В задачи Tecna также входят поставка техники, комплектующих и оборудования, строительство, монтаж и ввод в эксплуатацию всех зданий. Поставку турбогенератора, конденсатора и системы управления передали неназванному субподрядчику Siemens.
Первоначально строительство планировалось завершить в 2017 году, но помешали экономические трудности. В 2015 году аргентинский песо был девальвирован (6 песо за доллар превратились в 10; сегодня доллар стоит около 40 песо). Поэтому срок ввода реактора в эксплуатацию не раз переносился, и сегодня он намечен на 2020 год.
Первое знакомство
Реактор CAREM модульной конструкции, позволяющий гибко подстраивать проект под различные требования по генерируемым мощностям, обладает установленной мощностью 32 МВт электрических, или 100 МВт тепловых.
Блок CAREM состоит из трех модулей. Первый, самый большой, — это собственно реактор в защитной оболочке с водяной рубашкой, бассейны отработавшего топлива и оборудование для аварийного охлаждения. Второй модуль с неядерным оборудованием содержит турбогенератор, конденсатор и систему очистки воды. Третий модуль — центр управления. Надо сказать, что электрическая мощность будущих CAREM предполагалась более высокой, до 100−150 МВт (э) при естественной циркуляции охладителя в первом контуре. Но спроектированным параллельно реакторам CAREM мощностью до 150 МВт (э) естественной циркуляции для охлаждения уже «не хватит» и они потребуют использования насосов.
Корпус реактора CAREM диаметром 3,2 метра и высотой 11 метров изготовлен аргентинской компанией IMPSA. В нем располагаются 12 вертикальных парогенераторов, производящих перегретый пар. Их совместно со CNEA разработала и произвела аргентинская компания CONUAR. Для производства этих бесшовных труб длиной 35 метров, а также термообработки и снятия внутренних напряжений была построена и введена в эксплуатацию самая длинная в мире вакуумная печь длиной 37 метров. Трубы из сплава Alloy 690 удовлетворяют рекомендациям EPRI (Electric Power Research Institute), а также некоторым дополнительным требованиям CNEA.
Реактор CAREM модульной конструкции, позволяющий гибко подстраивать проект под различные требования по генерируемым мощностям, обладает установленной мощностью 32 МВт электрических, или 100 МВт тепловых.
Блок CAREM состоит из трех модулей. Первый, самый большой, — это собственно реактор в защитной оболочке с водяной рубашкой, бассейны отработавшего топлива и оборудование для аварийного охлаждения. Второй модуль с неядерным оборудованием содержит турбогенератор, конденсатор и систему очистки воды. Третий модуль — центр управления. Надо сказать, что электрическая мощность будущих CAREM предполагалась более высокой, до 100−150 МВт (э) при естественной циркуляции охладителя в первом контуре. Но спроектированным параллельно реакторам CAREM мощностью до 150 МВт (э) естественной циркуляции для охлаждения уже «не хватит» и они потребуют использования насосов.
Корпус реактора CAREM диаметром 3,2 метра и высотой 11 метров изготовлен аргентинской компанией IMPSA. В нем располагаются 12 вертикальных парогенераторов, производящих перегретый пар. Их совместно со CNEA разработала и произвела аргентинская компания CONUAR. Для производства этих бесшовных труб длиной 35 метров, а также термообработки и снятия внутренних напряжений была построена и введена в эксплуатацию самая длинная в мире вакуумная печь длиной 37 метров. Трубы из сплава Alloy 690 удовлетворяют рекомендациям EPRI (Electric Power Research Institute), а также некоторым дополнительным требованиям CNEA.
Топливо и поставки
CAREM работает на стандартном для водо-водяных реакторов топливе с обогащением 3,1% или 3,4%, с выгорающим поглотителем из оксида гадолиния Gd2O3. Поставлять топливо будет бразильская Indústrias Nucleares do Brasil (INB), с которой в июле 2016 года заключила контракт Conaur, дочерняя компания CNEA по производству ядерного топлива. (По этому контракту из Бразилии поставят четыре тонны оксида урана, тремя партиями, с уровнями обогащения 1,9%, 2,6% и 3,1% ²³⁵U.)
Активная зона CAREM‑25 набирается из 61 шестигранной топливной кассеты. В топливной кассете 108 твэлов и твэгов, 18 стержней системы управления и защиты (СУЗ) из поглощающего сплава серебра, индия и кадмия и один инструментальный канал. Топливная кампания — 510 эфф. суток при пятидесятипроцентной перегрузке активной зоны.
CAREM работает на стандартном для водо-водяных реакторов топливе с обогащением 3,1% или 3,4%, с выгорающим поглотителем из оксида гадолиния Gd2O3. Поставлять топливо будет бразильская Indústrias Nucleares do Brasil (INB), с которой в июле 2016 года заключила контракт Conaur, дочерняя компания CNEA по производству ядерного топлива. (По этому контракту из Бразилии поставят четыре тонны оксида урана, тремя партиями, с уровнями обогащения 1,9%, 2,6% и 3,1% ²³⁵U.)
Активная зона CAREM‑25 набирается из 61 шестигранной топливной кассеты. В топливной кассете 108 твэлов и твэгов, 18 стержней системы управления и защиты (СУЗ) из поглощающего сплава серебра, индия и кадмия и один инструментальный канал. Топливная кампания — 510 эфф. суток при пятидесятипроцентной перегрузке активной зоны.
Справка
Аргентина — пионер внедрения ядерных технологий в Латинской Америке: исследования в этой области начались еще в начале 1950-х годов, а в 1974-м состоялся пуск блока № 1 АЭС «Атуча» в провинции Буэнос-Айрес — первой атомной станции в Южном полушарии Земли. В 1984 году в континентальной провинции Кордова в промышленную эксплуатацию была введена АЭС «Эмбальсе» (648 МВт).
В июне 2014 года состоялся физпуск второго блока АЭС «Атуча»; сейчас ее совокупная мощность составляет 1102 МВт. Другими направлениями развития атомной отрасли Аргентины стали создание (от разработки до строительства) собственных многоцелевых исследовательских реакторов, развитие ядерной медицины и производства изотопов (включая массовые ⁹⁹Mo и ⁶⁰Со).
В июне 2014 года состоялся физпуск второго блока АЭС «Атуча»; сейчас ее совокупная мощность составляет 1102 МВт. Другими направлениями развития атомной отрасли Аргентины стали создание (от разработки до строительства) собственных многоцелевых исследовательских реакторов, развитие ядерной медицины и производства изотопов (включая массовые ⁹⁹Mo и ⁶⁰Со).
Безопасность
CAREM‑25 позиционируется как высоконадежный реактор из-за примененного в проекте принципа пассивной безопасности и резервных систем аварийного глушения реактора, пассивной и активной.
Детальным проектированием систем, связанных с ядерной безопасностью, занималась компания TECNA. В ее зоне ответственности — системы экстренного впрыска борной воды, контроля химического состава и объемов воды, питания механизмов управления реактивности, ограничения давления и контроля герметичности корпуса реактора и другие.
Контейнмент CAREM‑25 выполнен из напряженного бетона и облицован нержавеющей сталью. В CAREM‑25 имеются пассивная (основная) и активные (резервные) системы безопасности. В случае тяжелой аварии, даже при бездействии операторов и в отсутствие внешнего электропитания, активная зона «продержится» без повреждений 36 часов. Все это время остаточное энерговыделение отводится по принципу изолирующего конденсатора (isolation condenser). Утверждается, что в серийных коммерческих реакторах этот период можно продлить еще на несколько часов.
Активных (независимых) систем глушения реактора две: стержни СУЗ и система впрыска бора в воду, которая включается при отказе первой системы. При активации системы впрыска бора автоматически открываются клапаны помещенного в верхней части контейнмента бака с водным раствором борной кислоты, и этот раствор сливается в корпус реактора. Эта же система включается автоматически, без участия оператора, если давление в корпусе уменьшается до 1,5 МПа и ниже: предохранительная диафрагма разрывается, и активная зона заливается борной водой.
CAREM‑25 позиционируется как высоконадежный реактор из-за примененного в проекте принципа пассивной безопасности и резервных систем аварийного глушения реактора, пассивной и активной.
Детальным проектированием систем, связанных с ядерной безопасностью, занималась компания TECNA. В ее зоне ответственности — системы экстренного впрыска борной воды, контроля химического состава и объемов воды, питания механизмов управления реактивности, ограничения давления и контроля герметичности корпуса реактора и другие.
Контейнмент CAREM‑25 выполнен из напряженного бетона и облицован нержавеющей сталью. В CAREM‑25 имеются пассивная (основная) и активные (резервные) системы безопасности. В случае тяжелой аварии, даже при бездействии операторов и в отсутствие внешнего электропитания, активная зона «продержится» без повреждений 36 часов. Все это время остаточное энерговыделение отводится по принципу изолирующего конденсатора (isolation condenser). Утверждается, что в серийных коммерческих реакторах этот период можно продлить еще на несколько часов.
Активных (независимых) систем глушения реактора две: стержни СУЗ и система впрыска бора в воду, которая включается при отказе первой системы. При активации системы впрыска бора автоматически открываются клапаны помещенного в верхней части контейнмента бака с водным раствором борной кислоты, и этот раствор сливается в корпус реактора. Эта же система включается автоматически, без участия оператора, если давление в корпусе уменьшается до 1,5 МПа и ниже: предохранительная диафрагма разрывается, и активная зона заливается борной водой.
Планы и надежды
Приступая к строительству CAREM‑25, аргентинское правительство связывало этот проект с перспективами экспорта. В реестрах МАГАТЭ этот реактор числится как исследовательский. Предполагалось, что по завершении сооружения 30-мегаваттного CAREM‑25 на севере провинции Формоза (граничит с республикой Парагвай) на реке Парагвай начнется строительство более крупной версии — на 100 или даже 200 МВт, предназначенной для экспорта.
Однако сначала Парагвай выразил обеспокоенность по поводу проекта, а затем в августе 2017 года власти аргентинской провинции Рио-Негро отклонили эти планы, хотя и согласились на строительство менее мощного аналога CAREM‑25.
И все же перспективы аргентинского ядерного экспорта сохраняются. К примеру, CAREM рассматривается как источник энергии для проекта опреснения в Саудовской Аравии. В марте 2015 года там даже создали совместное предприятие Invania по развитию технологии, которую INVAP разработала для саудовской ядерной энергетической программы.
В CNEA заявили, что к 2030 году планируют выйти на мировой рынок с проектом атомной станции CAREM‑480 совокупной мощностью 480 МВт (э): она будет состоять из четырех реакторов мощностью 120 МВт каждый.
При этом ядерная часть АЭС — ее цена составляет 60−70% стоимости всей станции — будет полностью аргентинской. А вот изготовление оборудования для машзала (оставшиеся 30−40% от общей стоимости) отдадут на аутсорсинг.
В CNEA считают, что стоимость одного мегаватта установленной мощности АЭС проекта CAREM‑480 будет примерно равна аналогичному показателю традиционных АЭС с легководными реакторами с водой под давлением.
С учетом того, что у потенциальных конкурентов аргентинского малого модульного реактора дела не продвинулись дальше технико-экономического обоснования и оценки влияния на окружающую среду, экспортные поставки технологии CAREM вполне вероятны.
Приступая к строительству CAREM‑25, аргентинское правительство связывало этот проект с перспективами экспорта. В реестрах МАГАТЭ этот реактор числится как исследовательский. Предполагалось, что по завершении сооружения 30-мегаваттного CAREM‑25 на севере провинции Формоза (граничит с республикой Парагвай) на реке Парагвай начнется строительство более крупной версии — на 100 или даже 200 МВт, предназначенной для экспорта.
Однако сначала Парагвай выразил обеспокоенность по поводу проекта, а затем в августе 2017 года власти аргентинской провинции Рио-Негро отклонили эти планы, хотя и согласились на строительство менее мощного аналога CAREM‑25.
И все же перспективы аргентинского ядерного экспорта сохраняются. К примеру, CAREM рассматривается как источник энергии для проекта опреснения в Саудовской Аравии. В марте 2015 года там даже создали совместное предприятие Invania по развитию технологии, которую INVAP разработала для саудовской ядерной энергетической программы.
В CNEA заявили, что к 2030 году планируют выйти на мировой рынок с проектом атомной станции CAREM‑480 совокупной мощностью 480 МВт (э): она будет состоять из четырех реакторов мощностью 120 МВт каждый.
При этом ядерная часть АЭС — ее цена составляет 60−70% стоимости всей станции — будет полностью аргентинской. А вот изготовление оборудования для машзала (оставшиеся 30−40% от общей стоимости) отдадут на аутсорсинг.
В CNEA считают, что стоимость одного мегаватта установленной мощности АЭС проекта CAREM‑480 будет примерно равна аналогичному показателю традиционных АЭС с легководными реакторами с водой под давлением.
С учетом того, что у потенциальных конкурентов аргентинского малого модульного реактора дела не продвинулись дальше технико-экономического обоснования и оценки влияния на окружающую среду, экспортные поставки технологии CAREM вполне вероятны.
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ #7_2018