Проекти за малки модулни реактори

Ядрена енергетикаТехнически статииСп. Енерджи ревю - брой 4, 2012

Според класификацията на Международната агенция за атомна енергия, малки ядрени реактори са реакторите с електрическа мощност равна или по-малка от 300 MWe. През 2009 г. общо в света са работели 133 такива реактора, разпределени в 28 страни, 13 са били в процес на изграждане, а общата им мощност е била равна 60.3 GW.

Традиционно малките ядрени ректори се използват за изследователски цели, но освен това намират приложение в гражданската сфера като двигателни мощности за ледоразбивачи, както и във военната сфера като двигатели на подводници и самолетоносачи. От началото на този век обаче започва да нараства интересът от приложението им в граждански сфери, които преди това са се смятали за запазена територия на големите ядрени реактори и топлините централи, както и в перспективни индустриални приложения свързани с разработването на нови находища от полезни изкопаеми, развитието на водородната енергетика, преработката на суровини и обезсоляването на морска вода. „Днес към определението “малки” все повече се прилага и допълнението “модулни”. Това е свързано най-вече с характеристиките на тяхното комерсиално приложение. Целта е чрез затварянето на всички основни компоненти на реакторните установки в компактни моноблокове, да се повиши сигурността, надеждността и ефективността при експлоатацията на ядрените енергийни съоръжения. Също така, планира се при необходимост групирането на няколко реактора в една голяма инсталация с мощност еквивалентна на днешните големи ядрени електростанции”, коментират от Нуклеон.

Интересът към комерсиалните приложения на малките модулни реактори съвпада, а донякъде и е провокиран, от основаването през 2001 г. на Международния форум за реактори от IV-то поколение. Причината е, че много от днес съществуващите проекти за малки модулни реактори отговарят на критериите за четвърто поколение, формулирани от този форум. Нещо повече, тъкмо благодарение на проектите за малки модулни реактори, сроковете за навлизането на IV-то поколение се отместиха с десетина години напред във времето - в момента се предвижда първите комерсиални прототипи от IV-то поколение да бъдат присъединени към мрежата преди 2020 г., докато преди десет години се е смятало за възможно това да стане едва около 2030 г. Така най-вероятно първите реактори от IV-то поколение ще бъдат тъкмо малки модулни реактори.

Международната агенция за атомна енергия внимателно следи и подпомага програмите на своите страни-членки за развитие на малки модулни реактори чрез различни публикации, презентации и информационни материали. Агенцията има регулярно перо в своя бюджет за малки модулни реактори, като допълнително темата се смята за основна в “Международния проект за иновативни ядрени реактори и горивни цикли” (INPRO), където активно се обсъждат проблемите, свързани с комерсиалното навлизане на малките модулни реактори в енергийния микс на страните-членки.

Като цяло в света в момента съществуват повече от 60 проекта за малки модулни реактори. Има значително разнообразие в прилаганите технологии, решения и цели. Част от тези проекти се основават на еволюционни технологични решения, които представляват модификации на популярните днес реактори с водно или газово охлаждане. Съществуват обаче и значителен брой проекти, които се основават на революционни технологични подходи или на такива, които досега са нямали или са имали ограничено приложение в гражданската сфера. Степента на готовност на тези проекти също варира значително - някои се предвиждат да са готови за разполагане и редовна експлоатация след 2030 г., докато други са само на 5 до 7 години от комерсиалната си реализация. Сферите на приложениe също са много разнообразни, като се наблюдава постепенна еволюция от концепцията, че малките модулни реактори имат смисъл само в екстремални природни условия, отдалечени географски региони и малки развиващи се страни, към осъзнаването, че те притежават значителен потенциал за разполагане и използване в развитите икономики.

Основните технологии, използвани в проектите за малки модулни реактори са:

- водно-водни реактори;

- високотемпературни реактори с газово охлаждане и пебъл бед технология;

- реактори с бързи неутрони с натриево охлаждане;

- реактори с бързи неутрони с оловно-бисмутово охлаждане;

- реактори с бързи неутрони и ториев горивен цикъл.

Проекти по света

Всяка от водещите страни в ядрените технологии има своя програма и/или различни инициативи за развитието на малки модулни реактори:

В САЩ Департаментът по енергетика регулярно финансира развойни дейности, свързани с малки модулни реактори, като тази година са отделени рекордните 452 млн. долара за подпомагане на два проекта, които се в най-напреднал етап на разработка. Отделно от това, през март т. г. са подписани договори с три от компаниите, стоящи зад проекти на малки модулни реактори за изграждане на техните прототипи на площадката в Савана Ривър. Към федералните програми се прибавят и договорите между компании производители на малки модулни реактори и публично-частни инициативи за развитието на щатски клъстери за серийното производство на малки модулни реактори.

В Япония проектите за малки модулни реактори се развиват от различни държавни и университетски лаборатории в сътрудничество с водещите японски корпорации в ядрените технологии. Някои от проектите се разработват съвместно с американски лаборатории и компании. Съществуват 10 концепции за малки модулни реактори, три от които са водни, три натриеви, три оловно-бисмутови и един с разтопена сол и ториев цикъл. От тях девет се намират в етап на идейни проекти, а един е в пред-лицензионна процедура на американската Агенция за ядрено регулиране.

В Русия съществуват разработки на няколко института и конструкторски бюра за малки модулни реактори. Тези проекти покриват целия спектър от възможни технологии за малки модулни реактори, като съвсем естествено в най-напреднала фаза са тези, които се базират на вече работещи ядрени установки в гражданската, военната и космическата област. Опитът, който има Русия в експлоатацията на атомни ледоразбивачи, е пренесен в проектите за малки водно-водни модулни реактори VBER-150 , KLT-20, и ABV. Други малки водно-водни реактори са UNITHERM и ELENA. Натрупаният опит в експлоатацията на реактора с натриево охлаждане BNP-600 е основа на проекта MBRU-12.

През 2010 г. Европейският съюз стартира програма, наречена “Европейска инициатива за устойчива ядрена индустрия”. В рамките на тази програма ще бъдат развивани три проекта на реактори от IV-то поколение, които ще имат параметрите на малки реактори.

Първият проект е френският ASTRID, който е реактор с бързи неутрони с натриево охлаждане и мощност между 250 и 600 MWe. Очаква се изграждането на комерсиален прототип да започне през 2017 г. и да бъде присъединен към мрежата през 2022 г.

Вторият проект се казва ALEGRO GFR. Това ще е реактор с бързи неутрони с газово охлаждане, като прототипът ще е с мощност 100 MWt. Проектът ще се развива от Чехия, Словакия и Унгария с подкрепата на Франция. Предвижда се изграждането на прототипа да започне през 2018 г. и да завърши през 2026 г.

Третият европейски проект в рамките на тази инициатива на ЕС e белгийският Мирта, който ще бъде акселераторна установка с оловно-бисмутово охлаждане с мощност от 100 MWt. Изграждането му ще започне през 2014 г. и ще завърши през 2023 г.

Бюджетното финансиране на тези проекти е осигурено, но прави впечатление, че като цяло европейските проекти за малки модулни реактори закъсняват с около 7 до 10 години от своите конкуренти, сроковете на техните реализации са по-дълги, а бюджетите са по-високи.

През 2008 г. китайското правителство взе решение за изграждането на комерсиален прототип на високотемпературен реактор с газово охлаждане и pebble bed технология. Централата ще се състои от два модула с 250 MWt, които ще задвижват турбина с мощност 200 MWe. Строителните работи започнаха през 2011 г., като датата на пуск е определена за 2015 г. Горивото ще бъде изработено и доставено от германска компания, обучението на персонала е поверено на американската Дюк енерджи. Инвестицията е в размер на 5 млрд. юана. Планира се след пускане на прототипа в действие на същата площадка да бъдат добавени още 16 модула, като общата мощност на централата да достигне 3 800 MWe. Най-вероятно това ще се случи преди 2020 г.

Заключение

Проектите за малки модулни реактори навлизат в стадия на конкретните реализации, които трябва да потвърдят очакваните параметри на тяхната комерсиална експлоатация. Следващите десет години ще определят основните тенденции в развитието на световната ядрена индустрия за десетилетия напред. Внимателното наблюдение на вече съществуващите проекти за малки модулни реактори, както и включването в разработката на тези технологии, трябва да се превърне в приоритет пред развитието и на българската ядрена енергетика.

„От особена важност за нас е, че много от проектите за малки модулни реактори ще използват за свое гориво отработеното гориво от днешните водно-водни реактори”, коментира г-н Йорданов, управител на Нуклеон. „За периода на своята експлоатация АЕЦ Козлодуй вече е натрупала и ще натрупа още отработено гориво. Това е ценна суровина за бъдещите малки модулни реактори, които могат бъдат инсталирани в България, както и най-добро решение на проблема с радиоактивните отпадъци.

Въвеждането в експлоатация на малки модулни реактори в България задължително трябва да бъде взето предвид в разработването на една дългосрочна енергийна стратегия на страната до 2050 г., която да бъде съобразена с потенциала и възможностите за утилизация на тези бъдещи ядрени мощности”, категоричен е той.

Настоящата статия е базирана на доклад на агенция Нуклеон, представена по време на тазгодишната международна конференция на Булатом.



Ключови думи: модулни реактори




Top