Технологии и безопасность


Преимущества российских технологий

 

АЭС «Аккую» – серийный проект атомной электростанции на базе проекта Нововоронежской АЭС-2 (Россия, Воронежская область). Проект предусматривает 4 энергоблока, мощностью 1200 Мвт каждый. Серийное производство и успешная эксплуатация данной технологии (Нововоронежская АЭС, Ленинградская АЭС-2) подтверждает их надежность.

 

Российская Государственная корпорация по атомной энергии «Росатом» обладает более чем 70-летним опытом работы на международном энергетическом рынке и занимает 1 место в мире по величине портфеля зарубежных проектов (36 энергоблоков в 12 странах); Госкорпорация обеспечивает 17% мирового рынка ядерного топлива.

 

Госкорпорация «Росатом» занимает 2 место в мире и 1 место в России по объемам генерации атомной электроэнергии, 2 место в мире по запасам урана и 4 место по объему его добычи.

 

Госкорпорация «Росатом» сотрудничает со многими странами мира и внедряет передовые решения для удовлетворения всех потребностей ядерной отрасли в области безопасности. В сферу деятельности Госкорпорации «Росатом» входит также выпуск оборудования и изотопной продукции для нужд ядерной медицины, проведение научных исследований, материаловедение, суперкомпьютеры и программное обеспечение, производство различной ядерной и неядерной инновационной продукции. Стратегия Госкорпорации «Росатом» заключается в развитии проектов генерации чистой энергии, включая ветроэнергетику. Госкорпорация «Росатом» объединяет свыше 300 предприятий и организаций.

 

ВВЭР-1200

 

Флагманский продукт энергетического решения Госкорпорации «Росатом» – эволюционный реакторный дизайн ВВЭР-1200. Он был разработан на основе вариантов реактора ВВЭР-1000, которые строились для зарубежных заказчиков в 1990-е и 2000-е годы: АЭС «Бушер» (Иран), АЭС «Кунданкулам» (Индия), АЭС «Тяньвань» (Китай). Каждый параметр реактора постарались улучшить, а также внедрить ряд дополнительных систем безопасности, позволяющих снизить вероятность выхода радиации при любых авариях и их сочетаниях за пределы герметичного реакторного отделения.

 

В итоге ВВЭР-1200 отличается:

- повышенной мощностью,

- сроком службы в 60 лет,

- возможностью маневра мощностью,

- высоким коэффициентом использования установленной мощности (90%),

- возможностью работать 18 месяцев без перегрузки топлива,

- другими улучшенными удельными показателями.

 

В технологии ВВЭР используется двухконтурная ядерная паропроизводящая корпусная установка с реактором на тепловых нейтронах. Теплоносителем и замедлителем является обычная вода под давлением.

 

Конструкция включает в себя четыре петли охлаждения с парогенератором, главным циркуляционным насосом (ГЦН), компенсатором давления, сбросной и аварийной арматурой на паропроводах, емкостями системы аварийного охлаждения активной зоны реактора.

 

Таким образом, ВВЭР-1200 сочетает в себе надежность давно проверенных инженерных решений с комплексом активных и пассивных систем безопасности, доработанных с учетом «постфукусимских» требований.

 

Технические решения, используемые в ВВЭР-1200, а именно:

- бассейн выдержки отработанного топлива внутри герметичной оболочки,

- фильтры на выходе из межоболочного вентилируемого пространства,

- уникальная «ловушка расплава» с жертвенным материалом,

- не имеющая аналогов пассивная система отвода тепла, – позволяют называть его реакторной установкой поколения III+.

 

Системы безопасности АЭС

 

 

Система безопасности современных российских АЭС состоит из четырех барьеров на пути распространения ионизирующих излучений и радиоактивных веществ в окружающую среду:

Первый барьер – это топливная матрица, предотвращающая выход продуктов деления под оболочку тепловыделяющего элемента.

Второй барьер – оболочка тепловыделяющего элемента, не дающая продуктам деления попасть в теплоноситель главного циркуляционного контура.

Третий барьер – главный циркуляционный контур, препятствующий выходу продуктов деления под защитную герметичную оболочку.

Четвертый барьер – это система защитных герметичных оболочек (контайнмент), исключающая выход продуктов деления в окружающую среду. Если что-то случится в реакторном зале, вся радиоактивность останется внутри этой оболочки. Все российские современные ядерные реакторы типа ВВЭР имеют контайнмент. При этом оболочка рассчитана не только на внешнее воздействие – например, падение самолета, смерч, ураган или взрыв. Контайнмент выдерживает внутреннее давление в 5 кг/см2 и внешнее воздействие от ударной волны, создающей давление 30 кПа, и падающего самолета массой 5 тонн. Объем контайнмента – 75 тыс. куб. метров, риск скопления в нем водорода во взрывоопасной концентрации значительно меньше, чем на АЭС «Фукусима-1». В случае аварии для снижения давления пара внутри защитной оболочки установлена спринклерная система, которая из-под купола блока разбрызгивает раствор бора и других веществ, препятствующих распространению радиоактивности. Там же ставятся рекомбинаторы водорода, не позволяющие этому газу скапливаться и исключающие возможность взрыва.

 

Принцип глубокоэшелонированной защиты предполагает наличие средств управления последствиями запроектных аварий, обеспечивающих локализацию радиоактивных веществ в пределах герметичной оболочки. К ним относятся:

- системы удаления водорода (с пассивными рекомбинаторами);

- системы защиты первого контура от превышения давления;

- системы отвода тепла через парогенераторы;

- системы отвода тепла от защитной оболочки (обеспечивает долговременный отвод тепла при любых аварийных ситуациях, в том числе и при полном обесточивании АЭС);

- ловушка расплава – емкость, расположенная под реактором и заполненная веществом, которое позволяет мгновенно заглушить реакцию (обеспечивает локализацию расплава и исключает возможность его выхода за пределы герметичной оболочки при любых сценариях).

 

Обеспечение безопасности эксплуатации реакторов

 

В реакторах ВВЭР применена композиция активной зоны, которая обеспечивает «самозащищенность» реактора или его «саморегулирование».

 

Если поток нейтронов увеличивается, растет температура в реакторе и повышается паросодержание. Но реакторные установки сконструированы таким образом, что повышение паросодержания в активной зоне приведет к ускоренному поглощению нейтронов и прекращению цепной реакции. Этот эффект специалисты называют отрицательным «коэффициентом» реактивности.

 

Для быстрой и эффективной остановки цепной реакции нужно «поглотить» выделяемые нейтроны. В качестве поглотителя используется, как правило, карбид бора. Стержни с поглотителем вводятся в активную зону, нейтронный поток поглощается, реакция замедляется и прекращается. Для того, чтобы стержни попали в активную зону при любых условиях, на российских АЭС их подвешивают над реактором и удерживают электромагнитами. Такая схема гарантирует опускание стержней даже при обесточивании энергоблока: электромагниты отключатся и стержни входят в активную зону под действием силы тяжести (без каких-либо дополнительных команд персонала). В этом отличие отечественных проектов от американского, использованного в Японии на АЭС «Фукусима-1» (стержни вводились снизу).

 

Таким образом, сама физика ректора обеспечивает самозащищенность на основе естественных обратных связей («отрицательная реактивность»).

 

На российских АЭС в основном применяются двухконтурные схемы, в которых тепло может отводиться прямо в воздух без участия внешних источников водоснабжения. Двухконтурная схема принципиально более безопасна, чем использованная в Японии одноконтурная, потому что все радиоактивные среды находятся внутри защитной оболочки (контайнмента), а в первом контуре нет пара – риск «оголения» топлива и его перегрева принципиально ниже. Кроме того, реакторы ВВЭР комплектуются четырьмя парогенераторами, системы отвода тепла многопетлевые, то есть в них обеспечиваются значительные резервы воды. Если подача воды через резервные трубы необходима, на АЭС установлены отдельные насосы аварийного расхолаживания (по насосу на каждую трубу).

 

На российских АЭС с водо-водяными реакторами (ВВЭР) предусмотрены три независимых канала систем безопасности, каждый из которых может выполнить функции всей системы.

 

Системы безопасности рассчитаны на ликвидацию максимальной проектной аварии.

 

Запасы воды также обеспечены многократно: сначала она будет подана из резервных емкостей, установленных в самом энергоблоке, а затем, если этой воды будет все еще недостаточно, вода начнет подаваться из трех дополнительных резервуаров.

 

Питание всех резервных насосов обеспечивается автономно: каждый работает от отдельного дизель-генератора. Все генераторы располагаются в отдельных строениях, что не допускает их одномоментного выхода из строя.

 

Любой из этих каналов (в случае отказа остальных) обеспечивает полный отвод тепла.

 

Работа всех этих защитных систем вместе потребуется только в случае максимальной проектной аварии. Все количество воды, пролитое в реактор, аккумулируется специальной системой сбора и охлаждения. Собранную воду система подаст в активную зону вновь, то есть будет обеспечена рециркуляция.

 

Принцип выработки электроэнергии

 

Принцип выработки электроэнергии на АЭС похож на обычную тепловую электростанцию:

- Ядерный реактор при помощи энергии, полученной при делении урана, нагревает воду первого контура.

- Нагретая вода поступает в парогенератор, где происходит ее теплообмен с водой второго контура.

- Пар второго контура из парогенератора поступает в турбину, которая приводит в движение генератор.

- Электрогенератор вырабатывает электроэнергию, которая по линиям электропередач поступает к потребителям.


Экологическая безопасность атомной энергогенерации


Сегодняшние технологии позволяют обеспечить безопасность атомной энергетики для окружающей среды и людей, живущих в непосредственной близости от АЭС. АЭС не будет угрожать безопасности сельскохозяйственных культур и водной среде. Следует отметить, что штрафы за загрязнение окружающей среды вокруг АЭС выше, чем на других источниках получения электричества. Поэтому экологическая обстановка вокруг атомной станции гораздо лучше, чем в других регионах, так как за этим постоянно следят специалисты различных организаций. Вблизи сооружений АЭС возможно расположение туристических зон отдыха и пляжей. В этом случае нет риска для здоровья людей. В качестве примера можно привести АЭС «Ванделос II» в Испании, рядом с которой спокойно отдыхают и купаются люди.

 

В отличие от тепловых электростанций атомные технологии:

- не потребляют кислорода,

- не выбрасывают в атмосферу и водоемы вредные химические вещества,

- существенно экономят расходование органического топлива, запасы которого ограничены.

 

Тепловые электростанции (ТЭС) появились в конце 19-ого века почти одновременно в России, США и Германии, а вскоре и в других странах. Размещение электростанций зависит от топливно-энергетических ресурсов и потребителей энергии, поэтому тепловые электростанции, работающие на малокалорийном топливе размещаются в районах топливных баз, так как такое топливо не выгодно далеко перевозить. Если же электростанции используют высококалорийное топливо, такое как природный газ, который выдерживает дальние перевозки, они строятся ближе к местам потребления электроэнергии. Тепловая энергетика оказывает огромное влияние на окружающую среду, загрязняет воду и атмосферный воздух. Так, для работы угольной электростанции ежегодно требуется 1 млн. тонн угля, 150 млн. кубических метров воды и 30 млрд. кубических метров воздуха.

 

Атомные станции не загрязняют природу. Радиационное воздействие АЭС на окружающую среду и население гораздо меньше по сравнению с электростанциями на нефти, угле и мазуте, которые выбрасывают вредные продукты сгорания в атмосферу. Во всём мире атомная энергетика позволяет уменьшить выброс углекислого газа на 3 млрд. тонн в год. Лидером в этом отношении являются страны Европы, где действующие атомные станции позволяют предотвратить выброс до 1 млрд. тонн углекислого газа ежегодно.

 

Атомная электростанция – предприятие замкнутого технологического цикла. Это означает, что все сгорающее топливо остается внутри АЭС, а потом увозится в особо прочных контейнерах. От атомной станции в атмосферу поступает только чистая вода.

 

В отличие от возобновляемых источников энергии (солнечный свет, ветер, энергия воды) атомные технологии сохраняют земельные пространства.

 

Для строительства солнечных электростанций требуются очень большие площади. К примеру, для электростанции мощностью 1 ГВт может понадобиться участок площадью несколько квадратных километров. Для размещения солнечной электростанции мощностью 1 ГВт необходима площадь при 10% к.п.д. в 67 квадратных километров. Таким образом, на строительство солнечных электростанций необходимо выделить в 30–60 раз больше площадей, чем для тепловых и атомных станций.

 

В пасмурную погоду и ночью поток энергии от солнца прекращается и возникает потребность в большом количестве аккумуляторов. А в них содержатся опасные для окружающей среды материалы – свинец и 30% серная кислота. Для фотоэлектрических преобразователей требуется фосфор и кремний, производство которого связано с использованием хлора, свинца и других тяжелых металлов. Применение кадмия при производстве некоторых типов фотоэлементов поднимает сложный вопрос их утилизации. С экологической точки зрения этот вопрос пока не имеет приемлемого решения. Стоит заметить, что материалоёмкость, затраты времени и людских ресурсов в солнечной энергетике в 500 раз больше, чем в традиционной энергетике на органическом топливе и в атомной энергетике.

 

Для ветровых станций необходим постоянно дующий ветер со скоростью 5м/с (18 км/ч). Крупная ветряная установка представляет собой башню высотой до 100 метров и требует забетонированную площадку больших размеров. Одна ветровая станция производит в 3000 раз меньше электричества, чем АЭС с одним реактором. Следовательно, ветростанций должно быть очень много, что в свою очередь потребует большого количества заводов для производства нужных материалов. Ветровые станции наносят серьезный ущерб природе. Вследствие нарушения естественной циркуляции воздушных потоков они могут изменять климат. Кроме этого, ветростанции представляют огромную опасность для животных. Ежедневно от их лопастей гибнут тысячи птиц и летучие мыши. Учеными доказано, что получение энергии ветра создает помехи для воздушного сообщения и для распространения радио- и телесигнала. А при смене розы ветров строительство ветряной станции может оказаться бесполезным.

 

Гидроэлектростанции выпускают в воздух метан, растворённый в воде. А метан – в 20 раз более сильный парниковый газ, чем газ углекислый. Запуск любой ГЭС ведет к затоплению ценных земель, ухудшению самоочищения проточных вод, строительство плотин препятствует естественной миграции рыб. Вода, использованная в турбинах гидроэлектростанций, становится «мертвой», в ней погибают все микроорганизмы. Кроме того, для строительства ГЭС осталось мало крупных рек. Многие из них уже задействованы в генерации электроэнергии и не смогут существенно увеличить долю гидроэнергетики.

 

Исследования показывают, что радиационный фон в районе АЭС ниже естественного уровня радиации, а использующаяся для охлаждения вода не подвергается химическому, физическому или радиологическому воздействию.

 

Многие ведущие экономики мира сделали выбор в пользу атомных технологий, как, например, экологически благополучная Франция, где производство электроэнергии на АЭС превышает 70% от всей выработки, а на расстоянии менее 200 километров от Парижа эксплуатируются 6 АЭС. В Испании на расстоянии менее 200 километров от Мадрида эксплуатируются 3 АЭС. АЭС «Брэдвелл» находится на расстоянии 70 километров от Лондона.

 

Задачи и мероприятия в области экологической безопасности АЭС

 

Экологическая безопасность на всех этапах создания АЭС – главный принцип и основное условие развития атомной отрасли.

 

В рамках реализации проектов атомных электростанций определены приоритетные задачи в области экологической безопасности:

 

 - Соблюдение всех действующих законов, норм и правил Турецкой Республики, Российской Федерации и международных организаций: МАГАТЭ, EUR;

- Своевременное получение необходимых разрешительных документов на реализацию проекта АЭС «Аккую» в соответствующих учреждениях Турецкой Республики;

- Безусловное выполнение всех требований и норм безопасной эксплуатации АЭС;

- Постоянное проведение экологического мониторинга на АЭС "АККУЮ" и на прилегающих территориях;

- Публикация ежегодного отчета по экологической безопасности;

- Регулярное информирование населения о фактах влияния АЭС на здоровье персонала, населения и окружающую среду.

 

Для контроля состояния окружающей среды при реализации проекта предусмотрен целый комплекс природоохранных мероприятий:  

- Мелиорация и рекультивация нарушенных при строительстве земель;

- Защита от попадания радиоактивных и химических отходов в окружающую среду в условиях нормальной эксплуатации объекта;

- Организация выброса воздуха из помещений с высокой степенью очистки от радиоактивных продуктов;

- Исключение попадания радионуклидов в окружающую среду с водой;

- Надежное хранение отходов без контакта с окружающей средой;

- Исключение нерадиоактивных выбросов загрязняющих природу веществ;

- Постоянный комплексный экологический мониторинг окружающей среды.

 

Для контроля экологической обстановки вокруг АЭС «Аккую»  будут созданы специально оборудованные посты для проведения постоянного  экологического мониторинга, который включает в себя следующие направления:

  • гидрологические наблюдения;
  • метеорологические;
  • наблюдения за уровнем, температурой и химическим составом наземных и подземных вод;
  • сейсмометрические;
  • наблюдения за осадкой фундаментов и деформациями сооружений;
  • наблюдения за современными движениями земной коры и гравитационным полем;
  • радиационные наблюдения;
  • мониторинг здоровья населения.

 

Проект сооружения АЭС «Аккую» реализуется с соблюдением всех вышеперечисленных приоритетных задач и мероприятий с целью обеспечения безопасной и надежной эксплуатации АЭС при минимальном воздействии на окружающую среду, население и персонал.