Article

7. 8. О перспективном развитии реакторов с водным теплоносителем для двухконтурной АЭС

В главе 6 "Парогенераторная установка АЭС с ВВЭР" обсуждались возможности повышения мощности и параметров пара применительно к ВВЭР-1000. Более глубокое рассмотрение этого вопроса приводит к мысли о том, что атомной энергетике предстоит пройти тот же путь, который прошла обычная теплоэнергетика. Вспомним, что еще относительно недавно теплоэнергетика всех даже самых передовых стран опиралась на установки, вырабатывающие пар докритических параметров. Анализ работы этих установок, проведенный в свое время, показал, что требуется переход на принципиально новые решения. Таким решением оказался переход на сверхкритические параметры с соответствующим решением вопроса о повышении КПД и единичной мощности блока.

Нет сомнения в том, что именно такой переход предстоит осуществить и атомной энергетике в настоящее время, о чем свидетельствует уровень проработки данного вопроса к настоящему времени.

При переходе на сверхкритическое давление теплоносителя можно ожидать одновременно как улучшения экономических показателей АЭС, так и повышения ее безопасности. Улучшение экономических показателей при переходе на СКД обеспечивается повышением КПД, возможным увеличением единичной мощности блока, снижением удельного расхода металла и улучшением топливного цикла. Например, при давлении теплоносителя ~ 24,0 МПа и температуре после реактора 380 — 390 ℃ давление пара на выходе из парогенератора может быть повышено до 10 — 11 МПа.

Однако исходя из температуры теплоносителя ясно видно, что начальный перегрев пара возможен, что благоприятно для работы и создания соответствующей турбины. Но он не настолько высок, чтобы отказаться от промежуточной сепарации и следующего за ней одноступенчатого промежуточного перегрева.

Анализ нового блока закритических параметров показывает, что КПД может быть увеличен до 38%. При указанном выше давлении пара, выдаваемого парогенератором, его начальная температура перегрева превысит температуру насыщения всего на 40 — 50 ℃, но существенно сократит промежуточный перегрев его, что само по себе немаловажно.

При этом можно ожидать, с учетом повышения удельной энергонапряженности активной зоны, связанного с отсутствием кризиса теплоотдачи при СКД, роста единичной мощности

реакторной установки до 1500 МВт/(эл) в габаритах корпуса ВВЭР-1000. Удельная масса металла первого контура снижается, в первую очередь, за счет уменьшения в несколько раз теплообменной поверхности парогенератора из-за роста температурного напора. Кроме того, резкое изменение плотности воды при СКД и небольшом изменении температуры позволяют поддерживать критичность активной зоны за счет изменения спектра нейтронов — при снижении температуры замедляющая способность воды существенно улучшается, при увеличении температуры — ухудшается. Более мягкий спектр нейтронов при снижении температуры приводит к улучшению характеристик деления, что позволяет избежать необходимости введения поглотителей для компенсации избыточной реактивности в начале кампании. Это дает возможность внедрить более экономичный топливный цикл при отказе от борного регулирования.

Повышение безопасности АЭС при переходе на сверхкритическое давление теплоносителя связано с отсутствием кризиса теплоотдачи в активной зоне, возможностью отказа от борного регулирования. Соответственно исключается целый класс аварий, связанных, например, с выбросом СУЗ, со значительным ростом мощности реактора во всех режимах.

Однофазность теплоносителя при СКД снимает основные проблемы, связанные с обеспечением надежной циркуляции при создании более безопасных реакторных установок интегрального типа. Важным является также повышение уровня температуры теплоносителя, поскольку при этом значительно снижается радиационное охрупчивание корпуса реактора.

К настоящему времени появилась возможность замены аустенитной нержавеющей никельсодержащей стали на коррозионно-стойкую, в том числе и в отношении коррозии под напряжением, но значительно более дешевую мартенситно-ферритную сталь 08Х14МФБ-Ш, имеющую и другие положительные качества. Эту сталь следует применить для трубок парогенераторов, а также для плакировки корпуса реактора и основных трубопроводов от него, возможно даже выполнение всего корпуса и трубопроводов реактора из этой стали.

Отказ от борного регулирования сделает излишним введение едкого кали в воду с заменой аммиака вводом микроколичеств ЭДТА.