Часть первая. Цели и критерии GNEP.

Часть вторая. Реактор-выжигатель.

Часть третья. Выжигатель - статус технологий.

Американская инициатива о глобальном ядерном партнёрстве в области ядерной энергии (GNEP) может стать мощным инструментом, способным позволить Соединённым Штатам Америки перехватить инициативу в самых высокотехнологических сферах атомной энергетики - замыкании топливного цикла и строительстве реакторов на быстрых нейтронах.

В четвёртой статье цикла мы рассмотрим этапы развития быстрых реакторов в соответствии с программой GNEP, а также остановимся на целях и задачах опытного реактора ABR.

Ключевыми для создания реактора-выжигателя технологиями американские авторы инициативы GNEP видят следующее:

• Демонстрация возможности замыкания ЯТЦ.
• Создание необходимой инфраструктуры на территории США.
• Снижение капитальных затрат для быстрых реакторов.
• Обоснование безопасности быстрых реакторов и их лицензирование в США.

В 2008 году четыре названных цели должны быть переведены на язык технических требований и заданий. Главным приоритетом программы по созданию быстрого реактора в США станет, несомненно, первая цель (демонстрация замыкания ЯТЦ и трансмутации TRU), но и оставшимся трём необходимо уделить должное внимание.

Программа по созданию быстрого реактора в США

Вся программа по созданию реактора на быстрых нейтронах в Соединённых Штатах будет разделена на три выполняющихся последовательно этапа:

1. краткосрочная деятельность, заключающаяся в подготовке всех необходимых решений DoE в течение 2008 года;
2. среднесрочная деятельность, или проектирование и строительство опытного образца реактора ABR;
3. долгосрочная деятельность, направленная на разработку коммерческих реакторов-выжигателей.

Краткосрочная деятельность

Для подготовки и принятия в 2008 году решения DoE по всем предлагаемым объектам GNEP, в том числе и реактору ABR, для министерства должна быть подготовлена и передана техническая информация, позволяющая дать ответы на следующие восемь вопросов:

1. оценить состояние и доступность технологий быстрых реакторов, и какие с ними связаны технические риски;
2. определить экономические последствия от замыкания ЯТЦ;
3. подготовить бизнес-план всей программы GNEP, включая стоимостные и временные оценки, а также указание на возможную роль атомных компаний в её реализации;
4. рассмотреть влияние программы GNEP на американскую атомную инфраструктуру;
5. понять, каков может быть международный интерес к программе GNEP;
6. оценить возможные последствия для глобального режима нераспространения;
7. определить влияние GNEP на самодостаточность США в атомной сфере;
8. дать заключение по роли инициативы в восстановлении атомного лидерства Соединённых Штатов в мире.

С технической точки зрения, наиболее важными в 2008 году задачами станут следующие пять направлений:

1. проведение всеохватного анализа пробелов, имеющихся в США в области технологий быстрых натриевых реакторов, с указанием тех направлений, где технологии оказались утраченными, и расстановкой приоритетов по их восстановлению;
2. создание плана развития технологий для быстрых реакторов в США, где будут приведены требуемое финансирование и графики работ;
3. подготовка сметы строительства первого реактора ABR;
4. проведение вариантных исследований по различным техническим и проектным решениям для ABR;
5. разработка плана по использованию средств моделирования при создании проекта ABR.

Среднесрочная деятельность (проектирование и строительство опытного образца реактора ABR)

Главной целью для опытного образца реактора ABR станет демонстрация возможности трансмутации TRU из ОЯТ легководных реакторов и преимуществ замкнутого ЯТЦ с точки зрения обращения с ядерными отходами. В дальнейшем на основе опытного ABR будут создаваться коммерческие быстрые реакторы-выжигатели. Поэтому в число задач ABR входит также накопление опыта по использованию трансуранового топлива и демонстрации безопасности быстрых реакторов.

Работы по проектированию опытного реактора ABR должны быть начаты незамедлительно в виду наблюдающейся утери знаний по технологиям быстрых натриевых реакторов в США.

Проектирование и строительство опытного ABR будет выполняться в соответствии с документом DoE O413.3 "Project Management for the Acquisition of Capital Assets". После пуска реактора, он будет в течение приблизительно одного года работать на пониженных мощностях - в этот период произойдёт окончательная проверка работоспособности всех его систем.

Вся программа по проектированию и строительству опытного ABR будет разбита на ряд подпрограмм, а именно:

• этап концептуального проектирования (conceptual design);
• этап предварительного проектирования (preliminary design);
• этап подготовки технического проекта (final detailed design);
• этап приобретения систем и компонентов (reactor plant systems procurement);
• этап баланса приобретённых систем и компонентов (balance of plant systems procurement);
• этап фабрикации топлива для первой загрузки (startup reactor fuel fabrication);
• этап сооружения неядерных зданий (conventional facilities construction);
• этап монтажа и наладки оборудования (equipment installation and commissioning);
• этап подготовки томов в обоснование безопасности, экологических экспертиз и лицензирования (safety analysis, licensing and environmental impact activities);
• интеграционный этап (integration activities).

Проектирование реактора будет разбит на три этапа: концептуальное проектирование (разработка концепции и анализ альтернатив), предварительное проектирование (детализация проекта до такой степени, что станет возможным оценить стоимость и сроки строительства реактора) и технический проект (подготовка чертежей и спецификаций оборудования).

Деятельность по закупке оборудования начнётся, в основном, после завершения технического проекта, когда станут известны все спецификации и определены все балансы. Производители систем и оборудования будут выбираться на конкурсной основе. Оборудование с длинным циклом изготовления будет определено ещё на этапе предварительного проектирования, и его контрактация произойдёт на первой стадии этапа закупок. Не исключено, что часть оборудования для опытного ABR будет производиться за рубежом, а не на американских заводах.

Топливо для первой загрузки будет выполнено на основе существующих топливных технологий - или уран-плутониевое металлическое топливо, или урановое металлическое топливо, или смешанное оксидное (MOX) топливо. Спецификации топлива и топливных элементов должны быть подготовлены на этапе технического проекта. В зависимости от размеров активной зоны опытного реактора ABR, может потребоваться строительство нового топливного завода.

В то же время, если параметры активной зоны опытного ABR окажутся умеренными (в первую очередь, если размеры зоны будут выбраны относительно небольшими), то удастся обойтись существующими мощностями при фабрикации топлива для первой загрузки, что, свою очередь, положительно скажется на стоимости всего проекта.

На рассмотрении находятся и иные варианты изготовления топлива первой загрузки, не требующие привлечения американских заводов.

Сооружение неядерных зданий начнётся по завершению технического проекта и получению всех необходимых лицензий. В их число предварительно входят реакторное здание, здание пульта управления, градирни и многое другое. При проектировании следует максимально полно учесть уже существующую на площадке инфраструктуру и избежать ненужного дублирования.

На этапе монтажа и наладки оборудования, помимо основной деятельности, будут проведены работы по подготовке эксплуатационной документации, а также обучению персонала.

Анализ безопасности опытного реактора ABR будет включать в себя предварительную оценку рисков, подготовку предварительного ТОБ (PSAR), окончательной версии ТОБ (SAR), а также предварительного и окончательного вероятностного анализа безопасности.

Наличие интеграционного этапа является особенностью проекта ABR, так как данный реактор тесно увязан с другими объектами GNEP (завод по переработке ОЯТ и завод по производству трансуранового топлива). Следовательно, должны быть обязательно приняты меры по сопряжению ABR с другими направлениями программы GNEP.

Список сокращений

ABR - реактор-выжигатель;

DoE - министерство энергетики США;

GNEP - инициатива США о глобальном ядерном партнёрстве в области ядерной энергии;

ОЯТ - отработавшее ядерное топливо;

PSAR - preliminary safety analysis report;

SAR - safety analysis report;

ТОБ - том в обоснование безопасности;

TRU - трансурановые элементы (плутоний и МА);

ЯТЦ - ядерный топливный цикл.

ИСТОЧНИК: AtomInfo.Ru

ДАТА: 09.10.2007

Темы: ЯТЦ, США, GNEP, БН