В последнее время на медийном пространстве и в социальных сетях Узбекистана нет-нет появляются негативные материалы тенденциозного, а порой и провокационного характера, касающиеся строительства первой в Узбекистане атомной электростанции. Как видится, это вызвано тем, что большая часть так называемых «экспертов» и комментаторов, мало осведомлена о проблемах энергетики в целом и атомной энергетики в частности, а также новых тенденциях и технологиях при строительстве современных атомных станций.
ИСТОРИЯ
С желанием поближе ознакомиться с современными технологиями в атомной отрасли, группа ташкентских журналистов отправилась на крупнейшую в Восточной Европе Ленинградскую атомную электростанцию (ЛАЭС), расположенную в городе Сосновый Бор Ленинградской области.
Нет нужды говорить о том, что сегодня невозможно представить развитие цивилизации без атомной энергии. Открытие, сделанное менее века назад, позволило человечеству шагнуть в новую реальность, способствует освоению высоких технологий и достижению качественно нового уровня жизни.
Хотим мы этого или не хотим, но именно атомным станциям отведена роль основы энергетической безопасности страны, обеспечивающей экономическую и социальную стабильность государства.
Но прежде, чем говорить о ЛАЭС, немного предыстории. Сосновый Бор возник на месте старинной деревни Устья, расположенного на южном берегу Финского залива, в 42 км от административной границы Санкт-Петербурга. В 1958 году она была преобразована в рабочий посёлок, который получил наименование Сосновый Бор.
Первоначально население поселка составляло 1500 человек, но со временем, с начала строительства АЭС, Сосновый Бор превратился в современный город с населением уже в 70 000 жителей.
Вся жизнь города так или иначе связана с атомной энергетикой и недаром его называют Атомградом. С 1961 года здесь находится региональный многоцелевой комплекс сбора, переработки и долговременного хранения радиоактивных отходов «Радон».
В городе расположены Научно-исследовательский технологический институт им. А. П. Александрова и Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения (ОАО «НИИ ОЭП»).
Однако, градообразующим предприятием, безусловно является Ленинградская атомная электростанция, которая начала строиться в 1966 году. Уже в 1973 году поселок преобразован в город Сосновый Бор.
Первый энергоблок Ленинградской АЭС с реактором РБМК-1000 был запущен 23 декабря 1973 года.
В 1981 году вышел на проектный уровень мощности четвёртый энергоблок, и Ленинградская АЭС мощностью 4 млн кВт стала самой крупной в то время атомной станцией в мире. В 2002 году Ленинградская АЭС выработала 600-й миллиард киловатт-часов. Это стало рекордом производства электроэнергии на атомных станциях Европы.
Станция продолжала расширяться и 30 августа 2007 года состоялась торжественная закладка капсулы на месте строительства Ленинградской АЭС-2.
В настоящее время Ленинградская АЭС (входит в АО «Концерн Росэнергоатом» – электроэнергетический дивизион госкорпорации «Росатом») – крупнейший производитель электроэнергии на северо- западе России.
Станция обеспечивает более 50 % энергопотребления Санкт-Петербурга и Ленинградской области. В энергетическом балансе Северо-Западного региона на долю ЛАЭС приходится 28 %.
СТРУКТУРА СТАНЦИИ
Знакомство с ЛАЭС показало, что станция состоит из четырех блоков типа РБМК-1000 (реакторы большой мощности канальные) и двух блоков ВВЭР-1200 (водо-водяные энергетические реакторы). Второй энергоблок ВВЭР-1200 находится в стадии сооружения. Установленная мощность станции – 5200 МВт.
Но нас больше интересовали энергоблоки ВВЭР-1200, поскольку в Узбекистане будет строиться АЭС именно на основе реакторов поколения 3+ ВВЭР-1200.
Об устройстве этих энергоблоков уже много говорилось, но вкратце будет полезным напомнить основные технические параметры.
Сразу отметим, что новые энергоблоки – результат эволюционного развития наиболее распространённого и наиболее технически совершенного типа станций – АЭС с ВВЭР-1200 (водо-водяными энергетическими реакторами поколения III+). Расчётный срок службы каждого блока – 50 лет, основного оборудования – 60 лет.
«Сердцем» атомной станции является ядерный реактор ВВЭР-1200, размещенный в герметичной защитной оболочке, которая защищает его от любых внешних воздействий и препятствует попаданию в окружающую среду радионуклидов в случае гипотетической аварии.
Реактор ВВЭР-1200 – это водо-водяной энергетический реактор корпусного типа. Теплоносителем и замедлителем нейтронов в реакторе является вода с борной кислотой, концентрация которой изменяется в процессе эксплуатации.
В качестве топлива в активной зоне реактора используется слабообогащенный диоксид урана. Там же, внутри гермооболочки, размещено и все оборудование первого контура.
Тепловая схема энергоблока содержит два контура циркуляции теплоносителя. Первый контур – радиоактивный. Он состоит из реактора, главных циркуляционных насосов, парогенераторов и компенсатора давления. Его задача – отвод тепла от реактора и передача его воде второго контура.
Теплоносителем первого контура является вода высокой чистоты под давлением в 167 атмосфер с растворенной в ней борной кислотой, являющейся сильным поглотителем нейтронов.
Вода первого контура передает тепло воде второго контура через металлические стенки теплообменных трубок в парогенераторе и возвращается обратно в реактор. Радиоактивные элементы, содержащиеся в воде первого контура, не могут проникать во второй контур. Здесь особо стоит подчеркнуть, что этот контур замкнутый.
Также обращаем внимание на то, что второй контур – нерадиоактивный. Он состоит из паропроизводительной части парогенераторов, главных паропроводов, турбоагрегата с системой регенерации, водопитательной установки и ряда вспомогательных систем.
(Мощная турбина настолько отцентрирована, что ни в машинном зале, ни на площадке никакой вибрации не ощущается. Монета, поставленная рядом с турбиной ребром, стоит устойчиво и не падает).
Основная задача второго контура – это выработка пара. Пар подается на паровую турбину, которая вращает ротор-магнит, в результате вырабатывается электрический ток. Остается только «снять» напряжение с обмоток и передать электроэнергию внешним потребителям.
Для охлаждения второго контура предусмотрены башенные испарительные градирни. Градирня – это теплообменник, в котором вода отдает тепло воздуху при непосредственном контакте с ним.
Вода, нагретая в конденсаторе турбины, подается насосами в градирню, разбрызгивается и стекает вниз. Как и в любой высокой трубе, в градирне образуется «тяга» – восходящий поток воздуха. Чем выше башня, тем больше скорость восходящего потока и тем лучше теплопередача от воды к воздуху. Охлажденная вода попадает в чашу в основании градирни, а затем насосами подается на охлаждение конденсаторов турбин.
КОНФИГУРАЦИЯ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ
Однако самым главным вопросом, будоражащим умы непосвященного читателя, является безопасность станции.
Основные факторы безопасности энергоблоков поколения 3+ – принцип самозащищенности реакторной установки, наличие нескольких барьеров безопасности и многократное резервирование каналов безопасности.
Для внимания читателя отметим применение как активных, так и пассивных (не требующих вмешательства оператора и наличия источника энергии) систем безопасности.
(В мозговой центр, пульт управления станцией просто так не попасть. Перед входом в пульт управления, на мониторе отображаются фотографии всех сотрудников дежурной смены, имеющих доступ в данное время. Средний возраст -30-35 лет. Обязательное условие для управленцев — после окончания института, пройти все ступени от рядового рабочего станции. Только тогда, когда будут пройдены все этапы и тесты, его допускают к управлению станцией. Причем, аттестацию проходят ежегодно. Это элита станции).
Кроме того, на всех станциях действует концепция глубокоэшелонированной защиты на всех этапах жизненного цикла: от выбора площадки до вывода из эксплуатации.
В реакторах ВВЭР применена композиция активной зоны, которая обеспечивает «самозащищенность» реактора или его «саморегулирование».
Это означает, что при повышении мощности реактора и, соответственно, температуры активной зоны, за счет естественных обратных связей ядерная реакция самостоятельно «затухает».
Это свойство в физике реакторов называется «устойчивость». Чтобы быстро и эффективно остановить цепную реакцию, нужно «поглотить» участвующие в этом процессе нейтроны. Для этого используется поглотитель (карбид бора).
Стержни, изготовленные из этого материала, вводят в активную зону для снижения уровня нейтронного потока или для полного останова реактора. Для того чтобы стержни гарантированно погрузились в активную зону, в качестве приводов для них используются электромагниты.
Другим способом остановки цепной реакции деления является повышение концентрации борной кислоты в теплоносителе: в случае необходимости ее раствор используется многочисленными аварийными системами. На АЭС с ВВЭР применяются двухконтурные схемы, принципиально более безопасные, чем одноконтурные.
Все основное оборудование, содержащее радиоактивные вещества, находится внутри защитной оболочки, подаваемый на турбину пар не радиоактивен.
В проекте предусмотрены 4 независимых канала систем безопасности, каждый из которых может выполнить функции всей системы. Каждый канал имеет собственные запасы раствора борной кислоты, резервное энергоснабжение обеспечивается дизель-генераторами и аккумуляторными батареями.
Все оборудование каналов физически разделено, для исключения отказов по общим причинам выполнение функций аварийными системами реализуется различными способами (принцип разнообразия). На пути распространения ионизирующего излучения и радиоактивных веществ стоят четыре барьера.
Однако самым важным конструкционным элементом безопасности реактора ВВЭР-1200 является «ловушка расплава» — уникальное устройство, куда в случае чрезвычайной ситуации попадают расплавленное топливо и обломки элементов конструкции, и которое не дает возможность радиоактивности выйти за пределы корпуса «ловушки» и попасть в окружающую среду.
Еще одна очень важная функция «ловушки» – обеспечение подкритичности расплава. Расплавленное топливо и обломки элементов конструкции реактора находятся в «ловушке» в таких условиях, при которых невозможно образование цепной реакции.
Заметим, ловушка расплава разработана российскими проектировщиками и конструкторами в 2004 году и является, пожалуй, самым главным ноу-хау в плане обеспечения гарантированной безопасности станции.
Нелишне будет напомнить, что конструкция реактора спроектирована таким образом, что позволяет выдерживать воздушную ударную волну, падение самолета, землетрясения, снеговые нагрузки, наводнения, ураганы, смерчи и торнадо.
Ни одна из действующих станций в мире не оснащена подобной конфигурацией систем безопасности.
Помимо того, что экологическая политика направлена на обеспечение безопасного и экономически эффективного производства электрической и тепловой энергии, все-таки главной целью ЛАЭС является охрана здоровья персонала и населения от вредного воздействия ионизирующего излучения путем соблюдения основных принципов и норм радиационной безопасности.
Как это соблюдается и реализуется на практике является темой отдельного разговора, и мы обязательно к ней обратимся.
М.ДЖАНГИРОВ, фото автора
