Георгий Ильич Тошинский - главный научный сотрудник-советник генерального директора ГНЦ ФЭИ. В 1980 году защитил докторскую диссертацию на тему "Исследование физики реакторов корабельных ЯЭУ с ЖМТ свинец-висмут". Принимал участие в испытаниях жидкометаллических реакторов для советских АПЛ и анализе и обобщении опыта их эксплуатации. Награждён орденами "Трудового Красного Знамени" и "Знак Почёта", а также медалями. Заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, член НТС Росатома по энергетике.
Технология, рождённая в России и признанная за рубежом
Наши читатели часто жалуются, что по реактору СВБР-75/100 публикуется очень мало информации.
Я согласен с тем, что такой информации мало, особенно в российской прессе. В то же время, за рубежом ежегодно - а то и дважды в год! - на многих конференциях, в том числе, под эгидой МАГАТЭ, работа по этому проекту представляется достаточно полно.
Начало было положено в 1998 году, когда в ФЭИ прошла первая конференция по тяжёлым жидкометаллическим теплоносителям для ядерных технологий. В ней приняло участие 34 человека из 11 стран. После этой конференции за рубежом развернулись работы по тяжёлым жидким металлам. Вторая конференция, приуроченная к 100-летию со дня рождения А.И.Лейпунского, состоялась в 2003 году. Наконец, в будущем году мы планируем провести третью конференцию, посвящённую 50-летию пуска первой в мире реакторной установки с теплоносителем свинец-висмут - стенда 27/ВТ в Обнинске (ФЭИ). Правда, этот стенд был для атомных лодок, но, тем не менее, он дал толчок всем другим работам.
Если говорить о зарубежных работах, то стоит отметить - сегодня количество работ, представляемых на международных конференциях иностранными исследователями, превышает число работ от российских участников примерно на порядок.
Кто проявляет наибольший интерес к свинцово-висмутовому направлению?
Если говорить по странам, то их много. Япония, где есть специальная группа по изучению свинцово-висмутового теплоносителя. Есть международная группа, возглавляемая специалистами из Южной Кореи. Существует также европейская группа, занимающаяся не только реакторами, но и ускорительной тематикой. По свинцу-висмуту работают во многих лабораториях США, Китая и других государств. Достаточно сказать, что сегодня за рубежом выпущен справочник по тяжёлым жидким металлам объёмом в 700 страниц.
А есть ли за рубежом аналог российского реактора СВБР-75/100?
Аналога реактора пока нет. Но если говорить об исследованиях, то в ряде направлений мы уже отстаём от конкурентов.
Так, в Германии (в Карлсруэ) работает прекрасно оснащённая лаборатория, где были найдены новые способы защиты стали от коррозии, достигнуто продвижение по уровню температур и т.д. В России аналогичные исследования до самого последнего времени практически не финансировались, и разработчикам - ФЭИ, ОКБ "Гидропресс", московскому АЭП - приходилось оплачивать их из собственных средств. Сейчас, однако, положение несколько изменилось.
Как Вы думаете, почему за рубежом возник интерес к свинцу-висмуту?
Интерес к этому направлению возник по двум причинам. Первая причина вытекает из природных свойств этого теплоносителя. Если вы применяете жидко-металлический сплав свинец-висмут, то не требуется высокого давления в первом контуре. Это кардинально упрощает установку и повышает безопасность, ведь нет давления - нет и опасности взрыва. Но это, скорее, свойство всех жидких металлов. А особенность свинца-висмута по сравнению с натрием - его химическая инертность по отношению к воде и воздуху при контакте, который может возникнуть в аварийных условиях. Это обстоятельство также упрощает и удешевляет установку. В отличие от натриевых реакторов, мы можем использовать для свинца-висмута двухконтурную, а не трёхконтурную схему.
Быстрые реакторы всегда обоснованно считались и считаются будущим атомной энергетики, потому что только с использованием быстрых реакторов можно вовлечь в процесс производства энергии такой ресурс как 238U. До последнего времени, в качестве быстрых реакторов рассматривались, в основном, реакторы БН с натриевым теплоносителем. Эта технология освоена и применяется в промышленном масштабе. Но в силу своих природных свойств, реакторы типа БН оказались дороже, чем реакторы типа ВВЭР, хотя, честно признаться, эта разница в последние годы уменьшается.
Когда мы вместе с московским АЭП провели первые проектные работы по реактору СВБР, то мы показали - на бумаге, конечно - что экономические показатели СВБР лучше, чем реакторов ВВЭР. А ведь это основной стимул развития атомной энергетики! Как известно, для АЭС существуют альтернативы, и если атомная энергетика окажется дороже органической, то рынок её отторгнет.
Дешевле, чем ВВЭР
Говоря о сравнении СВБР и ВВЭР, Вы имеете в виду известную историю с предложением поставить СВБР на Нововоронеже?
Первоначальная работа, которая была проведена в комплексном объёме московским "Атомэнергопроектом", преследовала цель реновации старых блоков типа ВВЭР. Конкретно говорилось о реновации ВВЭР-440.
Только в России или за рубежом?
Конкретно говорилось о Нововоронежской АЭС. Но, в принципе, такое решение было бы применимо где угодно. Было показано, что реновация с помощью СВБР обойдётся в два раза дешевле по сравнению с вариантом строительства новых блоков с ВВЭР.
Все хорошо понимали, что экономический выигрыш от использования СВБР при реновации обусловлен тем, что сохраняется инфраструктура площадки - машинный зал, турбины, генераторы, система охлаждения. От нас не требовалось бы капитальное строительство, мы просто поменяли бы реактор.
Конечно, у многих возникали сомнения в том, что большой энергоблок со свинцово-висмутовым реактором окажется экономически привлекательным. Тогда, используя средства, заработанные на зарубежных контрактах, был выполнен концептуальный проект тем же составом участников - ФЭИ, ОКБ "Гидропресс" и московский АЭП. В подготовленных нами восьми книгах проектной документации описывался блок мощностью 1600 МВт(эл.). Такая мощность была задана концерном "Росэнергоатом", предложившим нам показать конкурентоспособность по сравнению с ВВЭР-1500.
Наши результаты показали, что удельные капитальные затраты для свинцово-висмутового реактора значительно ниже, чем для ВВЭР-1500. Но впоследствии все признали, что обоснованность экономических показателей легководного "полуторатысячника" выше, ведь для него существует близкий прототип ВВЭР-1000 с отработанными технологиями, и для свинцово-висмутового реактора пришлось вводить запас 17% по капитальным затратам. С другой стороны, в СВБР всё, кроме реакторного отделения, известно очень хорошо, и если заданный запас отнести к реактору, то он получится на уровне 60%. Девять организаций инспектировали проект, и было показано, что предложенного запаса достаточно, чтобы покрыть все возможные неожиданности.
Итак, по свинцово-висмутовым НИОКР Россия начинает отставать от зарубежных конкурентов…
Я бы сказал, по НИР, а не по НИОКР.
Хорошо, мы отстаём по НИР. Но реакторный проект существует только в России.
Только в России! Такой достаточно продвинутый реакторный проект имеется только у нашей страны.
Свинец-висмут легководникам не помеха
Вы не могли бы охарактеризовать, на какой стадии находится наш проект СВБР-75/100?
Несмотря на то, что финансирование было весьма скупым, мы не сидели сложа руки, а работали. Поэтому к моменту рассмотрения состояния работ на заседании НТС-1 Росатома 15 июня 2006 года мы смогли выйти на стадию технического проекта. Сейчас идёт разработка технического проекта.
Первая площадка для СВБР предполагается в Обнинске?
В решении НТС не было указано место строительства первого реактора СВБР. Впоследствии было признано, что подготовленность проекта свинцово-висмутового реактора не достаточна для коммерциализации, и я с этим замечанием полностью согласен. Оборудование новое, технические решения новые, хотя и во многом обоснованные на подводных лодках. Следовательно, нужна прямая демонстрация, то есть, создание опытно-промышленного образца реактора СВБР. И в атомной ФЦП такая работа записана.
Поскольку образец СВБР нужно привязывать к конкретной площадке, было подготовлено решение - которое сейчас утверждено - о том, что головной опытно-промышленный энергоблок со свинцово-висмутовым быстрым реактором будет построен на промплощадке ФЭИ в Обнинске. И это вполне обоснованный выбор.
А в каком году это может произойти?
Сроки не определены. Они будут зависеть от финансирования. Пока что мы имеем финансирование лишь на этот год, а на следующие годы есть только заявка.
Важно отметить, что технология СВБР - модульная. Электрическая мощность одного модуля - 100 МВт(эл.). Испытав один модуль, можно в дальнейшем набирать как из кубиков энергоблоки мощностью 200, 300, 400 МВт и т.д.
А предел по мощности какой предполагается?
Здесь нет предела. Чем больше в блоке будет модулей и чем выше будет его мощность, тем меньше окажутся удельные капитальные затраты, что не замедлит благотворно сказаться на экономических параметрах. Ограничения будут возникать только со стороны приёма электроэнергии, например, от выбора турбины.
Сегодня признано, что наиболее целесообразной нишей для применения реакторов СВБР являются АЭС малой и средней мощности, в том числе, региональные станции, опреснительные установки, плавучие АЭС. Это записано, в частности, в решении НТС-1. но обязательным условием для перспективного применения свинцово-висмутового реактора является создание и успешная эксплуатация опытно-промышленного образца.
Как Вы могли бы охарактеризовать ситуацию с оборудованием для СВБР?
Особенность технологии СВБР заключается в том, что, поскольку теплоноситель не требует высокого давления, то у реактора может быть сравнительно тонкостенный корпус из нержавеющей стали.
То есть, "Ижору" можно будет не беспокоить?
Совершенно верно. Наладить серийное производство корпусов для модулей СВБР удастся на многих заводах страны, не переходя при этом дорогу реакторам ВВЭР и программе "АЭС-2006". Очень важное преимущество свинца-висмута заключается в ширине его машиностроительной базы. Корпуса здесь тонкостенные, парогенераторы миниатюрные, насосы менее сложные в изготовлении, чем для ВВЭР. У нас уже подписаны протоколы и сетевые графики с подольским заводом имени Орджоникидзе и рядом других заводов по производству оборудования для СВБР. Никаких проблем по оборудованию я не вижу.
Есть ли какие-либо оценки, сколько средств потребуется для сооружения опытного блока, или об этом говорить ещё рано?
Есть именно оценки. Дело в том, что речь идёт об опытном блоке, где потребуется проведение НИОКР. По состоянию на сегодня, мы оцениваем общие капитальные затраты примерно как 315 миллионов долларов. В пересчёте на 1 кВт установленной мощности, мы имеем 3150 долларов, что не так плохо для установки малой мощности.
Транспортабельный свинец-висмут
Вы сказали, что СВБР могут использоваться в будущем как реакторы для плавучих АЭС?
Реактор СВБР сразу разрабатывался как реактор многоцелевого применения. В качестве горючего он тоже может использовать различные виды топлива. Стояла задача минимизировать затраты на инфраструктуру топлива, т.е. опираться на то, что делает сегодня промышленность. Выпускают сегодня оксидное урановое топливо - значит, и СВБР будет также работать на UO2. Быстрые реакторы, конечно, потребляют больше природного урана по сравнению с тепловыми, но пока их мало и это не сказывается на общем балансе урана. Тем не менее, СВБР может работать на MOX-топливе, с оружейным плутонием, с реакторным плутонием, может работать на нитридном топливе.
Говоря о применениях, следует сказать, что для СВБР рассматривались самые разнообразные варианты его использования. Например, уже упоминавшаяся реновация блоков, у которых реакторная установка ВВЭР выработала свой срок службы, и дальнейшее его продление опасно. Ведь, начиная с 2015-2018 годов, количество остановленных блоков в России начнёт лавинообразно возрастать. Блоки будут выпадать с темпом почти 1 ГВт/год, т.е. с тем же темпом, с каким они в своё время вводились. С точки зрения инвестиционных потребностей, для атомной энергетики наступят непростые дни. Пока нам требуются средства только на развитие, но после 2018 года нам придётся тратить дополнительные деньги на замещение закрываемых мощностей. Использование СВБР для реновации может существенно сократить наши будущие затраты, но говорить об этом серьёзно получится только после того, как будет введен в строй опытный образец свинцово-висмутового реактора.
Таким образом, начиная с конца второго десятилетия, мы могли бы продолжать строить ВВЭР для развития нашего атомного парка, и одновременно, не нагружая наши машиностроительные мощности, выпускать СВБР на замену отслужившим реакторам ВВЭР?
Да, именно так. И я хочу ещё раз подчеркнуть - проводить реновацию на основе реакторов СВБР мы сможем с меньшими затратами. Целевая функция у нашей отрасли совершенно очевидна - нам нужно получать больше продукции на единицу вложений. И реновация на основе СВБР нам в этом может помочь.
Кроме реновации, мы прорабатываем также концепцию транспортабельных реакторных блоков для опреснения морской воды и/или генерации электроэнергии за рубежом. Обратите внимание - реакторные блоки! Мы развиваем такую философию, которая получает сегодня всё большее и большее признание. Плавучая АЭС, как известно, несёт на себе всё оборудование. Не только реакторную установку, но и турбины, генераторы и многое другое. Давайте задумаемся - зачем нам нужно всё это перевозить, если оно может быть построено на берегу?
Реактор СВБР имеет большую кампанию - от 7 до 10 лет, а на нитридном топливе ещё больше. Мы делаем реакторный блок транспортабельным, и он превращается в своего рода батарейку. Блок можно привозить в государства-клиенты и сдавать его в аренду, причём блок будет подключаться к инфраструктуре, принадлежащей и построенной покупателями электроэнергии или пресной воды. Такая концепция выглядит намного более привлекательной по сравнению с идеей плавучей АЭС. Например, станет возможным привлекать местные кадры. Расходы производителей реакторного блока будут компенсироваться за счёт арендной платы, и расчёты показывают, что это вполне реально и интересно.
От плавучей АЭС на берег потребуется тянуть провода, но транспортабельному реакторному блоку придётся передавать потребителю на земле нагретый пар…
Одну секундочку! От плавучей АЭС действительно вам придётся тянуть провода, потому что у неё есть свои генераторы, трансформаторы и т.п. Такой опыт в Советском Союзе был - это плавучие газотурбинные станции "Северное сияние". Но при их эксплуатации возникло немало проблем, например, при сильном изменении уровня воды и других природных условий.
Гораздо надёжнее, если станция стоит на твёрдом основании, а не на воде…
Вы хотите сказать, что реакторный блок с СВБР приезжает к заказчику, выгружается на берег и уже там подключается к местной инфраструктуре?
Совершенно верно! Он привозится морем, с помощью крана ставится на платформу, автотранспортом или по железной дороге идёт к месту установки, краном ставится в шахту, подключается к трубам и приступает к работе. А через 7-10 лет гнездо освобождается, отработавшая зона отправляется в Россию, а на её место ставится другая батарейка.
Кампания в 7 лет и больше достигается на каком обогащении?
Среднее обогащение в реакторе СВБР-75/100 составляет 16%. Оно ниже "границы МАГАТЭ", отделяющей низко- и высокообогащённый ураны (20%).
Между прочим, хочу напомнить о ещё одном интересном свойстве теплоносителя свинец-висмут, которое окажется полезным для будущих транспортабельных реакторных блоков. Когда температура падает ниже 125 градусов по Цельсию, эвтектика свинец-висмут затвердевает. Это очень полезно при транспортировке, так как создаёт дополнительный барьер безопасности. Реактор будет доставляться арендаторам с твёрдым теплоносителем, что повысит безопасность транспортировки.
А не возникнут ли проблемы при разогреве теплоносителя после доставки реактора на место?
Знаете, эта проблема очень остро стояла для лодочных установок. Мы раньше боялись замораживать теплоноситель. Но потом нам удалось отработать такие регламенты, которые позволяют выполнять процедуру замораживания/размораживания теплоносителя до 20 раз без повреждений топливных кассет. Экспериментальное подтверждение регламенты получили на больших стендах в ОКБ "Гидропресс".
Вернёмся к экономике. Вы не могли бы сравнить СВБР и ВВЭР с точки зрения себестоимости киловатт-часа?
Вы помните, наверное, что в быстрых реакторах вообще и в СВБР в частности более глубокое выгорание топлива по сравнению с тепловыми реакторами. Сама активная зона для быстрых реакторов дороже, но если мы говорим о себестоимости вырабатываемого киловатт-часа, то расчёты показывают, что она дешевле у СВБР. Я опираюсь здесь на сравнительные расчёты СВБР из 16 модулей (мощность 1600 МВт) и ВВЭР-1500, о которых я уже сегодня упоминал.
Спасибо за интервью для сайта AtomInfo.Ru.
ИСТОЧНИК: AtomInfo.Ru
ДАТА: 02.11.2007
Темы: АЭС, Россия, Свинец-висмут, Интервью, Плавучие АЭС
