НИОКР в развитие проекта MYRRHA

Smith, для AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 30.03.2014

Мы публикуем статью, подготовленную для электронного издания AtomInfo.Ru, давним активным участником нашего форума. По его просьбе, в авторстве указывается только его ник на форуме Smith.

Материал подготовлен по материалам ESNII (European Sustainable Nuclear Industrial Initiative), касающимся программы НИОКР в поддержку развития технологии быстрых реакторов с ТЖМТ на период 2013-2015 гг.

Общие цели

В рамках программы развития направления быстрых реакторов со свинцовым теплоносителем в Евросоюзе основные усилия в ближайшее время будут направлены на реализацию проекта MYRRHA (сооружение гибридной исследовательской установки с теплоносителем свинец-висмут), оптимизацию имеющихся ресурсов и подробное планирование необходимых шагов.

Что касается демонстрационного свинцового энергоблока ALFRED, то основное внимание в этом направлении должно быть сосредоточено на разработке проектной документации реакторной установки, а также на НИОКР, касающихся технологии свинцового теплоносителя с учётом ключевых особенностей, которые отличают его от свинца-висмута.

Деятельность по разработке проектной документации и НИОКР должна быть в максимальной степени согласована с имеющимися в наличии ресурсами, с обязательным учётом, где это возможно, опыта, полученного при проектировании MYRRHA и проведения соответствующих программ НИОКР.

Успешная реализация этих мероприятий должна позволить европейскому консорциуму, нацеленному на развитие быстрых реакторов со свинцовым теплоносителем, достичь уровня зрелости, необходимого для запуска фазы лицензирования, а затем и строительства реактора ALFRED в оговоренные сроки, при условии наличия соответствующих финансовых ресурсов.

Детализация направлений НИОКР

Дальнейшая, более углублённая, работа в направлении инновационного развития запланирована для всех реакторных концепций (натрий, свинец/свинец-висмут и газ), входящих в ESNII. Это связано с необходимостью достижения для АЭС с быстрыми реакторами:

- действующих стандартов безопасности и защищённости во время их эксплуатации;

- минимизации количества и токсичности образуемых при эксплуатации отходов;

- должного уровня защищённости ядерных материалов от распространения в условиях замыкания ЯТЦ;

- экономической конкурентоспособности (особенно это касается высокого коэффициента готовности).

Чтобы успешно решить все поставленные задачи, необходим более целостный подход к реализации плана НИОКР в Европе, который выходит за пределы действующих сегодня рамочных исследовательских программ Евратома.

Необходимо максимальное использование преимуществ, которые дают широкие международные кооперации с другими странами, так же делающими ставку на развитие инновационных ядерных технологий.

Приоритетными направлениями деятельности в сфере НИОКР для всех трёх технологий реакторов на быстрых нейтронах в рамках инициативы ESNII признаны следующие:

- упрощение конструкции первого контура;

- инновации в области применяемого теплообменного оборудования и преобразования энергии;

- усовершенствование приборов, применяемых для контроля при эксплуатации;

- повышение безопасности установок;

- изучение процессов трансмутации;

- инновационные виды топлива (в том числе, содержащие МА) и характеристики активной зоны;

- разработка усовершенствованных материалов.

Программа НИОКР сконцентрирована на основных направлениях деятельности, активные исследования по которым необходимы для получения результатов, являющихся основой для выбора будущих технологических решений.

Проект MYRRHA

Основная цель проекта MYRRHA заключается в создании многоцелевого научно-исследовательского центра, призванного стать ключевым инструментом для проведения исследований с использованием быстрого спектра нейтронов в поддержку развития технологий быстрых реакторов по всем трём выбранным в рамках ESNII направлениям.

В частности, планируется проведения исследований в области материаловедения и перспективных топливных композиций.

Кроме того, MYRRHA сможет предложить условия, необходимые для проведения исследований в области ядерного синтеза.

Многоцелевой научно-исследовательский центр на базе MYRRHA был признан приоритетным направлением в рамках европейского стратегического форума исследовательской инфраструктуры ESFRI (European Strategy Forum on Research Infrastructures).

Реакторная установка MYRRHA, являющаяся основой создаваемого центра проектируется как гибридная система с использованием ускорителя ADS (Accelerator Driven System), способная работать как в критическом, так и в подкритической режиме.

Использование процессов трансмутации МА с применением специальных технологий выжигания, таких как ADS, должно позволить существенно расширить возможности геологического захоронения РАО. Проект MYRRHA, изначально предложенный бельгийским исследовательским центром SCK-CEN, призван наглядно продемонстрировать такую возможность.

В качестве ADS MYRRHA будет иметь протонный ускоритель мощностью 600 МэВ, 4 мА, а также мишень, нейтроны из которой будут попадать в активную зону, загруженную МОКС-топливом и охлаждаемую эвтектикой свинец-висмут.

Поскольку при эксплуатации MYRRHA в качестве теплоносителя планируется использовать тяжёлый металл, проект будет особенно сильно способствовать развитию быстрых реакторов со свинцовым охлаждением в рамках ESNII.

Федеральное правительство Бельгии своим решением от 05 марта 2010 года подтвердило всестороннюю поддержку на пути реализации проекта MYRRHA, включая финансовый взнос со стороны Бельгии на уровне 40% от общих инвестиций в проект, размер которых оценивается в 960 миллионов евро.

Сумма в 60 миллионов евро уже была выделена Бельгией на первом этапе работ в период 2010-2014 гг для финансирования начальной стадии проектирования.

Приоритетные направления развития проекта MYRRHA в 2013-2015 гг

В соответствии с решением бельгийского правительства от марта 2010 года о всесторонней поддержке проекта MYRRHA, исследовательским центром SCK-CEN была утверждена структура управления проектом.

Кроме того, была создана рабочая группа для интеграции результатов НИОКР, проводимых в рамках нескольких профильных проектов седьмой европейской рамочной программы исследований и технологического развития FP7 (7^th Framework Programme), рассчитанной на 2007-2013 гг.

Период 2010-2014 гг является для проекта MYRRHA периодом предварительного проектирования FEED (Front End Engineering Design), во время которого ведётся работа по следующим направлениям:

- первый контур, проектные работы по площадке размещения, необходимые НИОКР;

- прохождение стадии предварительного лицензирования;

- формирование на базе MYRRHA международного консорциума.

SCK-CEN отвечает за разработку основных систем, что же касается вспомогательных систем, а также структурных компонент вместе с планировкой площадки, то в настоящее время эти вопросы доверены по субподряду промышленному консорциуму (так называемый FEED-инженер), который был выбран путём европейского открытого конкурса.

В 2011 году был проведён открытый конкурс по выбору FEED-подрядчика. Контракт на FEED включает в себя весь необходимый набор задач по инжинирингу для проведения всесторонней детальной оценки проекта MYRRHA. Три консорциума были предварительно отобраны в 2011 году, а окончательный рейтинг претендентов был сформирован в декабре 2012 года.

Подписание контракта на FEED приведет к уточнению бюджетной сметы проекта MYRRHA, в которую изначально была заложена неопределённость величиной в 25%, а также уточнению порядка разработки документов, необходимых для успешного прохождения процесса предварительного лицензирования.

Согласно официальному сообщению группы AREVA от 11 октября 2013 года:

В октябре 2013 года состоялось подписание FEED-контракта по проекту MYRRHA с консорциумом во главе с французской группой AREVA. Так же в состав консорциума вошли компании "Ansaldo Nucleare" (Италия) и "Empresarios Agrupados" (Испания). На долю AREVA как лидера консорциума придётся более половины от обшей суммы контракта в 24 миллиона евро.

Предмет контракта включает в себя проведение оценки необходимых инвестиций и эксплуатационных расходов реактора, подготовка к получению лицензии на эксплуатацию и определение детального план-графика проекта.

AREVA будет осуществлять техническую координацию проекта, а также выполнит работу по рассмотрению генерального плана объекта, безопасности реактора и его системы АСУ ТП.

Часть необходимых проектных работ уже была выполнена в рамках FP7 с апреля 2009 года по сентябрь 2012 года.

При проектировании MYRRHA, разработчики старались взять как можно больше из уже имеющихся в наличии разработок по быстрым установкам, чтобы в дальнейшем максимально облегчить и оптимизировать процесс лицензирования.

Ключевым моментом является также и то, что было необходимо усилить системы безопасности во избежание повторения сценария аварии на АЭС "Фукусима Дайичи". Для этого конструктора прибегают к помощи дублирующих, не зависимых друг друга систем пассивного отвода тепла от реактора.

Особое внимание планируется уделить разработке вариантов и мер по предотвращению и, следовательно, практической ликвидации аварий с тяжёлыми последствиями.

Основные технологические решения, касающиеся конструкции систем первого контура MYRRHA были определены в 2012 году, завершение разработок в этом направлении запланировано на период 2013-2015 годов.

Основными технологическими НИОКР, направленными на успешную реализацию проекта MYRRHA, являются следующие:

- вопросы поддержания необходимого уровня химической чистоты свинцово-висмутового теплоносителя;

- проведение тестов составных компонентов свинцово-висмутового теплоносителя, а также исследование вопросов термогидравлики;

- развитие приборов контроля свинцово-висмутового теплоносителя;

- квалификация требуемых материалов;

- квалификация перспективных топливных композиций;

- технология взаимодействия ускорителя с подкритической активной зоной;

- обеспечение надёжности работы протонного ускорителя высокой интенсивности.

Обширная программа НИОКР, направленных на решение упомянутых выше задач, была проведена в 2010-2011 гг. Эта программа была осуществлена усилиями SCK-CEN, а также в рамках проектов при реализации FP7 и программ международного сотрудничества в области атомной науки и техники.

Перечень основных исследовательских установок, запланированных к вводу в эксплуатацию, на базе которых будут проводиться работы, направленные на развитие свинцово-висмутовой технологии:

- петля CRAFT для экспериментов по изучению коррозионных процессов;

- установка RHAPTER для испытаний движущихся механических компонентов в свинцово-висмутовой среде на надёжность;

- петля MEXICO для тестирования компонентов системы управления кислородным режимом;

- петля COMPLOT для тестирования механических компонентов, таких как органы СУЗ и ТВС;

- установка ESCAPE для термогидравлических испытаний уменьшенной копии реактора MYRRHA;

- лаборатория для изучения проблемы образования ртути и полония в свинцово-висмутовом теплоносителе;

- ультразвуковая установка, предназначенная для отладки системы внутриреакторного мониторинга в условиях применения свинцово-висмутовой эвтектики.

Таким образом, планируется, что период 2013-2015 гг. будет посвящён вводу в эксплуатацию перечисленных установок и проведению на их базе соответствующих программ НИОКР.

Кроме того, на этот период запланированы эксперименты в поддержку валидации мониторинга реактивности в режиме реального времени, а так же нейтронных кодов (установка VENUS, проект FREYA).

Совместно с международными партнёрами (в том числе и по линии FP7), SCK-CEN осуществляет НИОКР в поддержку достижения высокого уровня надёжности разрабатываемого протонного ускорителя в составе MYRRHA.

В настоящее время с федеральным агентством по ядерному контролю FANC (Federal Agency for Nuclear Control) Бельгии уже согласована процедура предварительного лицензирования.

Эта процедура подразумевает под собой формирование перечня "точек фокусировки", которые должны быть исследованы SCK-CEN более подробно в связи с подготовкой пакета документации по проекту для представления его в середине 2014 года в FANC.

На основе анализа полученной информации, FANC в срок до конца 2014 года выдаст рекомендации по возможности лицензирования MYRRHA. В период 2013-2015 гг. запланировано продолжение исследований по безопасности в поддержку процесса предварительного лицензирования.

Что касается формирования международного консорциума вокруг проекта MYRRHA, то активно проводятся двусторонние дискуссии с заинтересованными в сотрудничестве странами из Европы и Азии.

Были достигнуты первые двусторонние соглашения. Планируется, что до конца 2014 года на основании имеющихся к тому моменту двухсторонних соглашений будет подписано некое интегрирующее, общее соглашение о формировании консорциума.

Бюджет проекта MYRRHA на 2013-2015 гг

Суммарный объем запланированных капиталовложений в сооружение MYRRHA составляет 960 миллионов евро в период 2010-2023 гг.

Развитие проекта MYRRHA и НИОКР в его поддержку уже прописаны отдельной статьёй в ежегодном бюджете организации SCK-CEN. К этому добавляются средства Евратома, поступающие по линии FP7, а также взносы партнёров.

Как уже упоминалось выше, на период 2010-2014 гг. был также получен целевой транш от правительства Бельгии в размере 60 миллионов евро.

Таблица 1. Бюджет проекта MYRRHA на период 2013-2015 гг., млн евро.

Год	Вклад правительства Бельгии	Средства SCK-CEN и других участников	Необходимый бюджет
2013	13	15	30
2014	18	22	40
2015	уточняется	уточняется	61
Итого	>31	>37	131

Значение MYRRHA для Евросоюза

После ввода в строй MYRRHA в распоряжении Евросоюза окажется исследовательская установка с быстрым спектром нейтронов, которая станет эффективным инструментом поддержки развития сразу трёх направлений развития технологий быстрых реакторов (с натриевым, свинцовым и газовым теплоносителями).

MYRRHA предоставит возможность для проведения исследований в области материаловедения, конструкционных элементов и перспективного топлива.

Кроме того, MYRRHA сможет внести ощутимый вклад в развитие исследований в области ядерного синтеза.

Планируется также, что установка MYRRHA продемонстрирует возможности ADS-технологии, позволит оценить техническая осуществимость и эффективность утилизации ВАО.

В связи с тем, что в качестве теплоносителя в MYRRHA будет выступать эвтектика свинец-висмут, эта установка (в совокупности с обширной программой проведения соответствующих НИОКР) будет в полной мере способствовать развитию технологии быстрых реакторов с тяжёлометаллическим теплоносителем, что полностью согласуется с дорожной картой ESNII.

В ноябре 2010 года проект MYRRHA был признан высокоприоритетным для ESFRI. Следовательно, эта установка в ближайшем будущем станет ключевым звеном в научно-исследовательской инфраструктуре Европы.

Управление рисками проекта MYRRHA

К концу 2014 года запланировано снижение до минимума следующих рисков реализации проекта.

1. Технические риски, связанные с проблематикой взаимодействия системы, состоящей из ускорителя, мишени и активной зоны РУ.

2. Лицензионные риски, связанные с получением положительного ответа от регуляторов по вопросу одобрения проекта MYRRHA.

3. Финансовые риски, связанные с вопросами формирования международного консорциума.

Ключевые слова: Исследовательские реакторы, Ускорители, Свинец-висмут, Мнения, Smith

---

Другие новости:

Некоторые международные контракты Росатома могут попасть под западные санкции - Кириенко

Мы понимаем, что какие-то из контрактов могут попасть под политические ограничения.

"Росатом" не намерен строить АЭС в Крыму - Кириенко

Я сторонник атомной энергетики, но не фанатик.

Критсборка FCA - конец во славу Обамы

Японская быстрая критсборка останется без плутония и ВОУ под нажимом властей США.

---

---

---

---

Поиск по сайту: