Краткий обзор работ развёрнутых в России по утилизации плутония



страница2/9
Дата10.01.2018
Размер2.22 Mb.
ТипКраткий обзор
1   2   3   4   5   6   7   8   9

Инциденты на БН-600

Ниже приведено описание наиболее серьезных инцидентов, происшедших на Белоярской АЭС:


  • в августе 1992 г. экспедицией Госкомчернобыля России в районе Белоярской АЭС обнаружены аномальные концентрации цезия-137, кобальта-60. Максимальная мощность излучения зарегистрирована на уровне около 1200 мкР/час и сформирована в основном излучением Со60;
  • 22 декабря 1992 г. на станции при перекачке жидких радиоактивных отходов на спецводоочистку для ее переработки из-за халатности персонала было затоплено помещение обслуживания насосов ХЖО. Вода поступила в страховочный поддон и из-за его неплотности и переполнения попала в грунт под ХЖО, а затем по специальной дренажной сети, предназначенной для отвода грунтовых вод, – в водоем-охладитель. Общее количество ЖРО, попавших в поддон, около 15 м3суммарной активностью 6 Кu. Суммарная активность Cs137, попавшего в пруд-охладитель, около 6 мКu. Этому инциденту был присвоен третий уровень опасности по международной шкале INES;
  • 7 октября 1993 г. в 11 часов 19 минут третий блок Белоярской АЭС был остановлен по признакам повышения радиационного фона в вытяжной вентиляционной сети. Причина остановки – утечка теплоносителя в одной из вспомогательных систем. Также, по словам директора станции, произошло незначительное возгорание. Происшествие оценено как инцидент первого уровня по шкале INES;
  • 6 июня 1994 г. во время капитального ремонта произошла утечка нерадиоактивного натрия из второго контура, из-за чего начался пожар. Персонал станции своими силами справиться не смог и вызвал пожарную бригаду. У нее также не оказалось средств для тушения натрия. После того как утечка натрия была остановлена, уже вышедший натрий выгорел и пожар прекратился.

Особенности реакторов на быстрых нейтронах

Главная особенность реакторов на быстрых нейтронах состоит в том, что они открывают возможность использования не делящихся в реакторах на тепловых нейтронах изотопов тяжелых элементов. В топливный цикл могут быть вовлечены запасы U238 и Th232, которых в природе значительно больше, чем U235 – основного горючего для реакторов на тепловых нейтронах. В том числе может быть использован и так называемый «отвальный уран», оставшийся после обогащения ядерного горючего U235.

Реакторы на быстрых нейтронах дают возможность расширенного воспроизводства ядерного горючего. Это значит, что, например, на 100 разделившихся ядер горючего в реакторах на быстрых нейтронах образуется примерно 120–140 новых ядер, способных к делению.

Активные зоны реакторов на быстрых нейтронах (БН) весьма существенно отличаются от активных зон реакторов на тепловых нейтронах.

Экономически необходимая средняя глубина выгорания урано-плутонивого топлива в БН должна составлять 100–150 МВтбсут/кг, т.е. она должна быть в 2,5–3 раза выше, чем в реакторах на тепловых нейтронах, что обусловлено высокой стоимостью топлива БН. Для достижения указанной глубины выгорания требуется высокая радиационная стойкость ТВЭЛ и ТВС БН, необходимая стабильность геометрических параметров, сохранение герметичности и пластичности оболочек ТВЭЛ, их совместимость с продуктами деления и устойчивость к коррозионному воздействию теплоносителя и т.п. Активная зона БН окружена в радиальном и осевом направлениях зонами воспроизводства (экранами), заполненными воспроизводящим материалом – обедненным ураном, содержащим 99,7–99,8% U238.

Главная особенность использования урано-плутониевого топлива в БН состоит в том, что в его активной зоне процесс деления ядер быстрыми нейтронами сопровождается большим выходом (на 20–27%) вторичных нейтронов, чем в реакторах на тепловых нейтронах. Это создает основную предпосылку для получения высокого значения коэффициента воспроизводства и обеспечивает расширенное воспроизводство ядерного топлива в реакторах-размножителях.

Использование в качестве теплоносителя натрия ставит перед эксплуатацией АЭС следующие задачи:
  • чистота натрия: используемого в БН. Возможно достичь даже 99,95%, т.е. не более 5б10-4 примесей. Больше проблем вызывают примеси кислорода из-за участия кислорода в массопереносе железа и коррозии компонентов;
  • натрий является очень активным химическим элементом. Он горит в воздухе и других окисляющих агентах. Горящий натрий образует дым, который может вызвать повреждение оборудования и приборов. Проблема усложняется в случае, если дым натрия радиоактивен. Горячий натрий в контакте с бетоном может реагировать с компонентами бетона и выделять водород, который, в свою очередь, взрывоопасен. Для устранения опасности натрий и продукты его сгорания следует тщательно контролировать;
  • возможность реакций натрия с водой и органическими материалами. Особенно это важно для конструкции парогенератора, т.к. утечка из водяного контура в натриевый приводит к быстрому росту давления.

     Таблица 24



 

Статьи себестоимости

Выплаты за ядерное топливо

Вспомогательные материалы

Услуги производственного характера

Вариант 1

36 400

2 500

3 000

Вариант 2

36 400

2 500

3 000

Вариант 3

36 400

2 500

3 000

Вариант 4

36 400

2 500

3 000




 

Статьи себестоимости

Плата за циркуляционную и техническую воду

Затраты на оплату труда

Отчисления на социальные нужды

Вариант 1

6 100

5 400

2 095

Вариант 2

6 100

5 400

2 095

Вариант 3

6 100

5 400

2 095

Вариант 4

6 100

72 000

27 936




 

Статьи себестоимости

Амортизация фондов

Прочие, в т.ч.:себестоимости

Оплата проц

Вариант 1нтов за полученный кредит


30 000

19 000

60 000

Вариант 2

30 000

19 000

240 000

Вариант 3

30 000

259 000

0

Вариант 4

30 000

19 000

 




 

Статьи себестоимости

Общестанционные расходы

Другие прочие затраты налог на имущество)

Итого:

Вариа

т 1

9 000


10000

104 495

Вариант 2

9 000

10000

164 495

Вариант 3

9 000

10000

344 495

Вариант 4

9 000

10000

196 936




Статьи себестоимости

Себестоимость 1 тыс.МВтбч электроэнергии, долл.

Вариант 1

13,86

Вариант 2

21,81

Вариант 3

45,68

Вариант 4

26

11Стабильность быстрых реакторов зависит от параметров, перечисленных ниже:
  • пустотный натриевый коэффициент. Изменение в реактивности происходит при изменении плотности натриевого теплоносителя (или полного оголения АЗ). Натриевый пустотный коэффициент может быть положительным или отрицательным, что зависит от размеров активной зоны, геометрии и состава материалов;
  • механически расширенный ТВЭЛ. При увеличении уровня мощности реактора происходит тепловое расширение топливных сборок. Это эффективно увеличивает размеры АЗ, тем самым уменьшается ее реактивность;
  • радиоактивность первого контура.

Радиоактивные изотопы Nа24, 22 (азот) являются продуктами активации, возникающими вследствие нейтронного облучения натрия I контура, периоды его полураспада составляют, соответственно, 15 ч и 2,6 года. Как результат радиоактивность натрия I контура остается высокой в течение значительного времени после остановки реактора. Касаясь только Nа24, отметим, что требуется более четырех суток после остановки реактора, прежде чем персонал может находиться вблизи больших количеств натриевого теплоносителя.

Переход к серийному сооружению АЭС с БН осложнен многими неотработанными в промышленном масштабе технологическими процессами и нерешенными вопросами оптимальной организации их ядерного топливного цикла, который должен базироваться на плутонии и может быть только замкнутым с очень коротким (до 1 года) временем внешнего цикла (химическая переработка отработавшего топлива и дистанционно управляемое изготовление «свежего» топлива).

Удельные капиталовложения в АЭС с БН в настоящее время значительно (в 1,5–2 раза) превышают удельные капиталовложения в АЭС с реакторами на тепловых нейтронах. Сдерживающее влияние на развитие БН оказывает также пока благополучное положение в мире с ресурсами относительно дешевого урана.

Проект энергоблока с реактором БН-600 разработан без учета требований действующих правил и норм по безопасности. В нем не решены вопросы обеспечения независимости каналов управления и электроснабжения систем безопасности, оснащения ряда элементов оборудования I контура страховочными корпусами на случай течи натрия.

Отдельные проблемы и задачи при эксплуатации БН-600 носят общий характер для любых натриевых установок. Одной из них является принципиальная возможность межконтурной неплотности парогенераторов натрий–вода. Для ее решения принята концепция секционного парогенератора (отключается только секция с межконтурной неплотностью, парогенератор остается в работе), обоснованы и применены системы обнаружения течи и защиты от последствий течи натрия. За время эксплуатации было выявлено 12 межконтурных неплотностей.

Другой серьезной проблемой, влияющей на безопасность БН-600, являются течи натрия. За время эксплуатации энергоблока произошло 27 течей, пять из них на системах с радиоактивным натрием, 14 сопровождались горением натрия, пять были вызваны неправильным ведением ремонтных работ или операциями ввода/вывода в ремонт. Количество вытекшего натрия составляло в разных случаях от 0,1 до 1000 кг при среднем показателе в 2 кг.

Основными причинами течи натрия являлись: для трубопроводов – недостаточная компенсация и дефекты изготовления, для арматуры – конструктивное несовершенство, для системы приемки натрия – фланцевые соединения.

По параметру «воздействие на площадку», как и по параметру «ухудшение эшелонированной защиты» наиболее серьезным нарушением явилась течь теплоносителя 7октября 1993 г. на трубопроводе диаметром 48 мм системы очистки натрия I контура (первый уровень по INES). Данное событие привело к выходу радиоактивности через вентиляционную трубу.

Проект БН-800

Экспертиза «Бизнес-плана сооружения энергоблока БН-800 Белоярской АЭС»

Осуществляемая Минатомом политика в области ядерной энергетики определена «Программой развития атомной энергетики РФ на 1993–2005 гг. и на период до 2010 г.». В ней поставлены задачи обеспечения безопасного и конкурентоспособного функционирования ядерно-энергетического комплекса и создания усовершенствованных АЭС для сооружения в следующем десятилетии. В частности, стратегия предусматривает сооружение и ввод в эксплуатацию до 2009 г. энергоблока БН-800 Белоярской АЭС.

Проект энергоблока БН-800 Белоярской АЭС был разработан еще в 1983 г. и с тех пор дважды пересматривался: 


  • в 1987 г., после аварии на Чернобыльской АЭС;
  • в 1993 г., в соответствии с новой нормативной документацией по безопасности.

Проект энергоблока БН-800 прошел все необходимые экспертизы и согласования, в том числе независимую экспертизу комиссии Свердловской обл. (1994 г.). Результаты всех экспертиз и согласований положительные, 26 января 1997 г. получена лицензия Госатомнадзора РФ № ГН-02-101-0007 на сооружение блока 4 Белоярской АЭС с реакторной установкой БН-800.

Проектом предусмотрено сооружение на площадке Белоярской АЭС энергоблока с реактором на быстрых нейтронах, охлаждаемым натрием. Применение в реакторе БН-800 урано-плутониевого топлива позволяет не только использовать запасы энергетического плутония, но и утилизировать оружейный плутоний, а также «сжигать» долгоживущие изотопы (актиниды) из облученного топлива тепловых реакторов.

Реакторная установка БН-800, как декларируется, обладает такими физическими и конструктивными характеристиками безопасности, как стабильность характеристик активной зоны, высокая теплоемкость и наличие естественной циркуляции в I и II контурах, позволяющие в течение длительного времени отводить остаточное тепловыделение реактора, низкое рабочее давление 1 контура, наличие промежуточного нерадиоактивного натриевого контура.

По сравнению с прототипом БН-600 в проекте БН-800 реализованы следующие новые решения по безопасности:
  • рехканальная защитная система безопасности аварийного отвода тепла от реактора к воздуху (САРХ ВТО);
  • активная зона с нулевым пустотным эффектом реактивности;
  • поддон для сбора расплава активной зоны в случае запроектных аварий;
  • пассивная система автоматической защиты;
  • система периодической очистки натрия от цезия;
  • герметичный кожух вокруг напорной камеры реактора.

Сейсмостойкость основных зданий и сооружений в усовершенствованном проекте повышена на 1 балл, а ресурс оборудования увеличен до 40 лет.

Строительство энергоблока № 4 осуществляет генеральный подрядчик АО «Уралэнергострой», имеющий опыт сооружения энергоблока БН-600 и других энергетических объектов на территории Свердловской области. Всего с начала работ по реализации проекта энергоблока БН-800 освоено около 10% стоимости всего строительства.

В течение 2001 г. впервые в отечественной практике независимых экспертиз экспертами Российского Зеленого Креста (РЗК) и экономистами ООО «Алкона», специализирующегося на аудите предприятий отечественной энергетики, была проведена экономическая оценка декларируемой величины себестоимости отпускаемой электроэнергии строящейся реакторной установки БН-800. Экспертизе подвергнут «Бизнес-план сооружения энергоблока БН-800 Белоярской АЭС» разработанный станцией 15 июня 1995 г., который содержал следующие разделы:


  • анализ состояния атомной энергетики России и регионального энергетического рынка (Урал);
  • оценку потребности в кредитных ресурсах для финансирования строительства блока БН-800 и основных источников и условий погашения кредитов и процентов по ним;
  • описание текущего состояния проекта 3-й очереди расширения Белоярской АЭС, в том числе проведенных к моменту подготовки бизнес-плана работ;
  • анализ документационной обеспеченности технического проекта 3-й очереди расширения Белоярской АЭС и основные направления ее корректировки и доработки, направленной на улучшение проекта;
  • предлагаемый план-график строительства энергоблока БН-800, обеспечивающий сокращение сроков строительства по сравнению с заложенными в проект, с оценками необходимого числа рабочих на строительстве;
  • организационную структуру управления строительством;
  • описание рисков, возможных при реализации проекта.



Каталог: upload -> mediawiki
upload -> Лекция «Здравоохранение Амурской области»
upload -> П/п Наименование образовательного учреждения
upload -> Закон о промышленной безопасности опасных
upload -> Конкурса«Учитель года Дона 2011»
upload -> Литература О. Николенко п. 1 читать, п. 2-4 конспект; читать Педро Кальдерон "Життя-це сон"
upload -> Программа «Парламентский стиль»
mediawiki -> Инструкция по возведению стен зданий из газобетонных мелкоштучных блоков автоклавного твердения Ашхабад 2011
mediawiki -> Применением


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал