Центр PSIRU при Гринвичском университете (Лондон) опубликовал доклад профессора Стива Томаса (Steve Thomas) с критическим анализом проекта высокотемпературных модульных реакторов с шаровыми твэлами PBMR, которые разрабатываются в Южной Африке на основе германского опыта в этой области.

Прежде всего, Томас предлагает обратить внимание на выпущенный в июле 2008 года в германском центре ядерных исследований в Юлихе документ, посвящённый опыту эксплуатации реактора AVR и его влиянию на будущие концепции реакторных установок с ВТГР.

Германские специалисты пришли в нём к неутешительному выводу: "Высокотемпературные реакторы с шаровыми твэлами требуют проведения дополнительных НИОКР в обоснование безопасности… до начала их строительства".

Персонал AVR в ходе эксплуатации установки столкнулся с тем, что температуры топлива в этом реакторе превысили максимально допустимую по проектной документации величину на 200°C. Это привело к серьёзным загрязнениям установки и к другим безопасностным проблемам.

Если ранее предполагалось, что причиной отклонения от проектных параметров было плохое качество изготовления топлива, то теперь в Юлихе склонны искать и другие объяснения этому.

От AVR до PBMR

Работы над созданием высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов начались в Германии в 50-ых годах. В 1956 году в земле Северный Рейн-Вестфалия был основан исследовательский центр в Юлихе, который в 1967 году был преобразован в акционерное общество (90% акций принадлежало правительству Германии и 10% - правительству Северного Рейна-Вестфалии).

В 1959 году было принято решение о строительстве в Юлихе демонстрационного высокотемпературного реактора с шаровыми твэлами AVR (Arbeitsgemeinschaft Versuchsreaktor) мощностью 17 МВт(эл.). Реактор был введён в строй в 1967 году и работал до 1988 года. Формальное закрытие AVR состоялось в 1989 году.

До сих пор, AVR приводится многими как пример успешной эксплуатации высокотемпературной установки, в противовес таким аппаратам, как THTR-300. Две известные компании - "ABB" и "Сименс" - создали СП "HTR" для совместной разработки и продвижения нового реактора, в котором должны были использоваться основные идеи, заложенные в AVR.

Если в самой Германии атомщики понимания не нашли, то за рубежом к предложениям СП отнеслись с большим уважением. Лицензию на технологии высокотемпературного реактора приобрёл Китай, построивший у себя исследовательский реактор HTR-10. А вторым покупателем лицензии оказалась Южная Африка - страна, сдавшая свою военную ядерную программу и искавшая области для применения сил оставшихся не у дел атомных специалистов.

Нужно признать, что южноафриканская государственная компания "Eskom" привнесла в немецкий проект ряд важных новшеств. В проекте AVR нагретый гелий после активной зоны передавал тепло второму (водяному) контуру, и на турбину подавался перегретый пар. Из проекта от "Eskom", получившего название PBMR, второй контур был изъят, и гелий отныне должен был идти напрямую на турбину.

Формальный старт проекту PBMR был дан в 1998 году. В 1999 году "Eskom" выкупил у "HTR" лицензию на технологии шаровых твэлов. В 2000 году была создана 100%-ная дочка "Eskom" - компания PBMR, и одновременно начался поиск возможных инвесторов. Хотя о своём интересе к проекту регулярно заявляют различные компании, основные расходы по нему всё ещё несёт правительство ЮАР. Проектная документация, по состоянию на май 2008 года, готова не была.

Наследство AVR

Выступая в масс-медиа, германские атомщики не забывают напоминать коллегам из ЮАР, что им была продана лицензия на технологию, позволившую добиться фантастических результатов. Однако последние доклады Юлиха далеки от бравурных речей.

Опираясь на опыт AVR, президент института ядерных инженеров ЮАР Джон Уолмесли заявил, что реактор PBMR "имеет потенциал работать при температурах (гелия на выходе из зоны) порядка 950°C". Действительно, AVR имел разрешение работать при такой температуре, но оно было в своё время отозвано германским регулирующим органом. Причина банальна - максимальная температура топлива при этом достигала 1400°C, превысив на 200°C проектные пределы.

Выход температуры топлива за установленные рамки повлёк за собой целый ряд неприятных последствий и сыграл свою роль в повышенном загрязнении первого контура. В докладе, подготовленном в Юлихе, говорится буквально следующее.

Уровень загрязнений (оборудования первого контура) на момент закрытия реактора достиг нескольких процентов от общей активности зоны. Это на несколько порядков выше, чем предсказывалось расчётным путём, и существенно больше, чем в крупных энергетических легководных реакторах. Большая доля загрязнений обязана своим появлением графитовой пыли и, следовательно, является мобильной в авариях с потерей давления, что обязательно должно быть учтено при составлении ТОБ для будущих реакторов.

Иначе говоря, в "нормальных" реакторах практически вся радиоактивность содержится внутри топливных элементов. Но в AVR в первый контур попало несколько процентов от общей радиоактивности зоны. Неудивительно, что стоимость вывода из эксплуатации AVR оценивается сегодня в просто астрономические для малых реакторов суммы - как минимум, 490 млн долларов в ценах 2002 года.

Первоначально разработчики AVR объясняли слишком высокие температуры дефектами при производстве топливных элементов. Для PBMR как типичного "бумажного" проекта эту проблему решили просто - проектанты постановили, что производственных дефектов не будет, и южноафриканский реактор будет выдавать 900°C на выходе гелия из активной зоны при максимальной температуре топлива не более 1130°C.

Но в новых документах центра в Юлихе прежние выводы поставлены под сомнение. У роста температур могут быть и иные причины, а это значит, что теплофизику и теплогидравлику активной зоны и первого контура PBMR потребуется пересчитывать. Более того, если следовать новым рекомендациям германских специалистов, то в проект PBMR придётся внести контейнмент, способный удерживать гелий в случае аварий с выходом радиоактивности.

ИСТОЧНИК: AtomInfo.Ru

ДАТА: 22.08.2008

Темы: АЭС, Германия, ЮАР, ВТГР, PBMR