Икс-фактор

Smith, для AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 05.12.2017

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.

Статья подготовлена по материалам доклада Harlan Bowers,президента компании "X-energy", который был представлен в конце октября 2017 года на международном семинаре в США.

Амбиции

Компания "X-energy" была основана в 2009 году доктором Kam Ghaffarian, с недавних пор входящим в состав совета директоров Nuclear Energy Institute.

По его задумке, миссия "X-energy" весьма глобальна и заключается в переосмыслении роли атомной энергетики в решении энергетических проблем завтрашнего дня, которое подразумевает долгосрочный вклад в экологически чистые, безопасные и финансово необременительные энергетические технологии не только в США, но и во всем мире.

Необходимо отметить, что упомянутый основатель компании "X-energy" имеет весьма богатый опыт создания с нуля преуспевающих компаний.

Среди них, к примеру, "Stinger Ghaffarian Technologies Inc." (численность сотрудников 2400 человек, ежегодная выручка 500 миллионов долларов), которая является вторым по величине поставщиком инжиниринговых услуг для американского космического агентства NASA.

Помимо этого Kam Ghaffarian возглавляет такие высокотехнологичные компании, как "AxiomSpace" и "Intuitive Machines".

Фокус деятельности

"X-energy" метит в мировые лидеры в области инновационной технологии высокотемпературных реакторов с газовым охлаждением (HTGR), включая их топливное обеспечение.

Энергоблок с реактором Xe-100 типа HTGR предполагается в модульном исполнении. Помимо непосредственно энергоблока прорабатывается вопрос создания производственных мощностей по его обеспечению урановым топливом с обогащением 15,5% по ²³⁵U на основе довольно подробно описанной в отраслевой научно-технической литературе технологии TRISO.

При этом компания старается максимально использовать сохранившийся производственный потенциал США, так как не оставляет надежд на то, чтобы возродить и приумножить американское лидерство в области атомной энергетики в мире.

Предполагается, что один модульный энергоблок с реактором Xe-100 с гелиевым охлаждением будет иметь мощность 76 МВт(э). На одной площадке может быть установлено до восьми таких модулей, однако в качестве типового проекта разработчиком выбрана АЭС с четырьмя блоками.

Температура генерируемого пара высокого давления будет составлять около 565°С, что открывает возможности для его промышленного применения.

Рис.1. Шаровые твэлы реактора Xe-100.

Рис.2. Схема процесса фабрикации TRISO.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

Рис.3. Площадка размещения 4-блочной АЭС с Xe-100.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

Благодаря модульности исполнения Xe-100 можно будет использовать для энергообеспечения изолированных районов с постепенным увеличением установленной мощности площадки вслед за ростом спроса на энергию.

В проекте предусмотрена возможность подземного размещения реактора.

Также разработчиками отмечается относительно небольшая площадь, занимаемая установкой, что позволяет при необходимости соорудить объект в непосредственной близости к уже имеющейся инфраструктуре.

Сроки и выгода

Согласно представленной в докладе информации, пуск в эксплуатацию первого энергоблока с реактором Xe-100 в США состоится не раньше 2030 года. Всего же в период до 2040 года планируется ввести в эксплуатацию 15 четырёхблочных АЭС. Проектный срок эксплуатации блока - 40 лет.

Свои суммарные доходы компания-разработчик технологии Xe-100 прогнозирует в размере 22,5 миллиарда долларов на горизонте до 2080 года.

Рассчитанная выручка складывается из роялти от продажи лицензии (10% от стоимости сооружения), поставки стартовой загрузки и ежегодных топливных перегрузок, оказания инжиниринговых услуг, подготовки и обучения персонала.

Рис.4. Прогнозируемая выручка компании "X-energy".
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

С точки зрения географии, потенциальные площадки размещения расположены в основном на востоке США и делятся на две большие категории: угольные электростанции и котельные, которые планируется заместить за счёт ввода на их месте инновационных энергоблоков с реакторами Xe-100.

Рис.5. Возможные места размещения энергоблоков Xe-100 в США.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

Частно-государственное партнёрство

Сотрудничество министерства энергетики США и компании "X-energy" стартовало в июле 2016 года в рамках государственных программ Next Generation Nuclear Plant (NGNP) и Advanced Gas Reactor (AGR) и рассчитано на пять лет.

Финансирование складывается из 40 миллионов долларов государственных инвестиций и 13 миллионов долларов частных вложений.

Работы в основном сосредоточены на дальнейшей проработке конструктива разрабатываемой установки, опытном производстве топлива на площадке Окриджской национальной лаборатории, привлечении регуляторов из NRC.

На момент представления доклада главными результатами совместной работы "X-energy" и министерства энергетики США можно было признать фабрикацию первых шаровых твэлов, пилотную отработку систем контроля характеристик топливной композиции, проведение вероятностного анализа безопасности, подготовку стартовых документов для регуляторов, разработку первоочередных кодов и программного обеспечения.

Развилки обогащения

На текущей стадии проработки проекта есть несколько моментов, отсутствие определенности по которым негативно влияет на востребованность энергоблоков с реакторами Xe-100.

Это касается, в частности, вопроса вариантов производства исходного сырья (уран обогащением 15,5% по ²³⁵U) для фабрикации топлива по технологии TRISO, которое возможно либо путем разубоживания ВОУ, либо классическим путем обогащения природного уранового сырья.

С точки зрения разубоживания ВОУ существует опять же два варианта организации данного процесса на действующих площадках в США.

Во-первых, это завод компании BWXT в шт. Теннесси (площадка Nuclear Fuel Services). Установки этого завода могут разбавлять ВОУ вплоть до уровня 5% по ²³⁵U. Однако для нужд компании "X-energy" с учётом заявляемых масштабов развития технологии Xe-100 понадобится создание отдельной производственной линии, стоимость которой ещё предстоит оценить.

Во-вторых, это завод Y-12 на площадке Окриджской национальной лаборатории, который в настоящий момент заточен на изготовление НОУ-топлива для исследовательских реакторов. Однако тут сложность заключается в том, что по текущему законодательству завод Y-12 не имеет права заниматься коммерческой деятельностью.

Обогащение природного урана до необходимого уровня теоретически возможно на площадках транснациональной компании URENCO либо американской компании "Centrus" (бывшая USEC).

На данный момент URENCO является единственной обогатительной компанией, владеющей действующим производством на территории США. Завод в штате Нью-Мексико имеет лицензию NRC для обогащения исходного сырья только до уровня 5% по ²³⁵U.

В случае формирования устойчивого спроса со стороны "X-energy" теоретически возможно создание на имеющемся заводе URENCO дополнительного каскада центрифуг для обогащения уранового сырья до нужного уровня и получение соответствующей лицензии NRC (разрешение на обогащение урана до уровня 19,5% по ²³⁵U).

Компании "Centrus" принадлежит 10% лицензионных прав на технологию American Centrifuge Project (ACP), однако в настоящий момент этот проект находится в стадии сворачивания (финансирование прекращено, оборудование демонтируется).

Несмотря на это, "X-energy" не сбрасывает со счетов потенциальную возможность сотрудничества с "Centrus" для проведения совместной оценки затрат на проектирование, сооружение и лицензирование завода по фабрикации топлива под нужды проекта Xe-100.

Проблема транспортирования

Независимо от способа получения исходного материала (разубоживание ВОУ или обогащение природного урана), его потом надо каким-то образом транспортировать на следующие переделы. И тут всё упирается в отсутствие в США необходимых ёмкостей (контейнеров).

Во-первых, в настоящее время в стране нет соответствующих коммерческих контейнеров для перевозки гексафторида урана обогащением 15,5% по ²³⁵U на установку по получению диоксида.

Эта же проблема касается контейнеров для дальнейшей перевозки диоксида на установку по фабрикации.

По полученным экспертным оценкам, успешное лицензирование в NRC каждого из двух перечисленных типов контейнеров может занять от пяти до десяти лет.

Во-вторых, требуется проработка вопроса транспортирования конечного продукта передела фабрикации - шаровых уран-графитовых твэлов диаметром по 6 см. Имеющиеся в настоящее время в США варианты упаковок для ВОУ не подходят, в виду их явно недостаточного количества ималой вместимости.

Наконец, в-третьих, не следует забывать и о том, что в процессе эксплуатации реактора Xe-100 будет образовываться ОЯТ, длительное хранение которого предполагается на площадке размещения АЭС в специальных контейнерах.

Для этих целей на текущем этапе исследований представляется целесообразным использовать упаковки, разработанные в Германии для аналогичных нужд.

Ключевые слова: Малая энергетика, США, ВТГР, Статьи, Smith

---

Другие новости:

На стройплощадку Белорусской АЭС доставлен транспортный шлюз

Шлюз - один из основных крупногабаритных и тяжеловесных конструктивов реакторного отделения.

На энергоблоке №2 Белорусской АЭС установлен корпус реактора

Установлен 2 декабря 2017 года в 2 часа 17 минут.

"Казатомпром" объявил о дальнейшем сокращении добычи

Сокращения будут действовать в течение трёх лет, начиная с января 2018 года.

---

---

---

---

Поиск по сайту: