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) подтверждают 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 на разных стадиях реализации 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 используемое топливо остается внутри АЭС. Используемая для охлаждения вода не подвергается химическому, физическому или радиологическому воздействию.

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

Мировой объем выделяемого углекислого газа составляет около 32 млрд тонн в год и продолжает расти. Прогнозируется, что к 2030 году объем выделяемого углекислого газа превысит 34 млрд тонн в год. Решением проблемы может стать активное развитие ядерной энергетики, одной из самых молодых и динамично развивающихся отраслей глобальной экономики. Все большее количество стран сегодня приходят к необходимости начала освоения мирного атома.

Установленные мощности мировой атомной энергетики составляют 397 гигаватт. Если бы вся эта мощность генерировалась за счет угольных и газовых источников, то в атмосферу ежегодно выбрасывалось бы дополнительно около 2 млрд тонн углекислого газа. По оценкам межправительственной группы экспертов по изменению климата, все бореальные леса (таежные леса, расположенные в северном полушарии) ежегодно поглощают около 1 млрд тонн СО2, а все леса планеты – 2,5 млрд тонн углекислоты. То есть, если за критерий взять влияние на уровень СО2 в атмосфере, атомная энергетика соизмерима с «экологической мощностью» всех лесов планеты.

В чем преимущества ядерной энергетики?

Огромная энергоемкость используемого топлива

1 килограмм урана с обогащением до 4%, используемого в ядерном топливе, при полном выгорании выделяет энергию, эквивалентную сжиганию примерно 100 тонн высококачественного каменного угля или 60 тонн нефти.

Повторное использование

Расщепляющийся материал (уран-235) выгорает в ядерном топливе не полностью и может быть использован снова после регенерации (в отличие от золы и шлаков органического топлива). В перспективе возможен полный переход на замкнутый топливный цикл, что означает практически полное отсутствие отходов.

Снижение «парникового эффекта

Интенсивное развитие ядерной энергетики можно считать одним из средств борьбы с глобальным потеплением. К примеру, атомные станции в Европе ежегодно позволяют избежать эмиссии 700 миллионов тонн СО2. Действующие АЭС России ежегодно предотвращают выброс в атмосферу около 210 млн тонн углекислого газа. По этому показателю Россия находится на четвертом месте в мире.

Развитие экономики

Строительство АЭС обеспечивает экономический рост, появление новых рабочих мест: 1 рабочее место при сооружении АЭС создает более 10 рабочих мест в смежных отраслях. Развитие атомной энергетики способствует росту научных исследований, объемов производства и экспорта высокотехнологичной продукции.

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.