Антон Вербицкий: свинец-висмут для малой энергетики

В Обнинске на базе Физико-энергетического института им. А.И. Лейпунского (ГНЦ РФ - ФЭИ) с 16 по 19 апреля 2024 года прошла научно-техническая конференция "Теплофизика реакторов нового поколения" ("Теплофизика-2024"). На полях конференции на вопросы электронного издания AtomInfo.Ru ответил начальник лаборатории отделения ядерной энергетики ГНЦ РФ - ФЭИ (входит в научный дивизион Госкорпорации "Росатом") Антон ВЕРБИЦКИЙ, на которого в институте возложена организация работ по проекту реакторной установки с тяжёлым жидкометаллическим теплоносителем для малой атомной энергетики. Антон Георгиевич, в каком состоянии сегодня работы по свинцово- висмутовому направлению? В настоящий момент работы по проекту свинцово- висмутовой установки находятся в стадии организации работ. Имеется приказ по Госкорпорации, определены роли организаций-участников, сформирована программа НИОКР, разработана дорожная карта работ по проекту. Согласно приказу, на ФЭИ возложена функция головной научной организации, отвечающей за разработку серийного образца установки, а также конструктора- технолога активной зоны. Данная установка опирается на ранее отработанные технические решения. Газотурбинное преобразование пока отложили на перспективу, к которой обязательно вернёмся в ближайшем будущем. Согласно дорожной карте, мы начинаем работу над техническим проектом установки, на разработку которого отводится не более трёх лет. Напомните, пожалуйста, какая мощность у вашей установки? Мощность до 2 мегаватт электрических. Согласно классификации МАГАТЭ это микро-АЭС. Также в обиход вошло сокращение МАСММ, или модульная атомная станция малой мощности. Слово "модульная" в названии означает, что атомная станция состоит из нескольких составных частей полностью заводского изготовления. На месте эксплуатации несколько различных функциональных модулей объединяются между собой коммуникациями. МАСММ - небольшая станция. Она предназначена, в основном, для обеспечения электричеством и теплом тех мест, где нет централизованного электроснабжения. В частности, это Крайний Север или Дальний Восток. Станция может снабжать небольшие населённые пункты временного или постоянного характера. Почему выбрана мощность до 2 МВт(э), а не, скажем, 3 МВт(э)? Мы отталкиваемся от данных, которые предоставлены Институтом энергетических исследований ИНЭИ и Центром аналитических исследований Росатома ЦАИР: это наиболее востребованная мощность энергетического источника в удалённых районах, причём требуется одновременно обеспечить снабжение потребителя не только электроэнергией, но и тепловой энергией. Нетрудно понять, что чем больше мощность - тем больше массогабаритные характеристики установки. Чем больше масса и габариты установки, тем труднее доставить модули с завода-изготовителя к месту эксплуатации. Предлагаю поверить, что примерно получается для установки с теплоносителем свинец-висмут мощностью до 2 МВт(э), то есть примерно 6 МВт тепловых, масса реакторного блока приближается к 60 тоннам. А 60 тонн считается предельной массой для транспортировки по бездорожью каким-либо транспортным средством. Вот и ответ на Ваш вопрос: установки мощностью до 2 МВт и востребованы, и транспортабельны в модульном исполнении. Потребность в энергоисточниках из этого диапазона мощности очень большая. В одной только Республике Саха (Якутия) есть более 100 подходящих для него населённых пунктов и специализированных объектов. Что можно сказать про экономику МАСММ? Конечно, энергия, производимая МАСММ, будет дороже, чем на мощных атомных станциях. Но если понимать, что генерация тепловой и электрической энергии будет приближена к месту её потребления, то конкурентоспособная цена может быть довольно высокой. Отпускная цена энергии МАСММ зависит в первую очередь от стоимости сооружения станции и от эксплуатационных расходов. Модульное заводское исполнение МАСММ будет способствовать снижению цены на энергию, безлюдные технологии эксплуатации - тоже. Мы рассчитываем, что в сравнении с другими АСММ наша МАСММ с теплоносителем свинец-висмут будет иметь преимущества. Ещё более привлекательным окажется использование МАСММ типа СВГТ с газотурбинным преобразователем открытого цикла на воздухе. Особенность СВГТ-1 (разрабатывает ГНЦ РФ - ФЭИ) - для неё не требуется постоянный персонал. Есть плановые ремонты с промежутком раз в год, а в остальное время за её работой наблюдают и при необходимости вмешиваются операторы на удалённом централизованном пункте, получающие данные по телеметрии через спутник. Сейчас это сделать невозможно. Но в будущем, с появлением новой редакции норм и правил, такой режим станет реальным. Добавлю, что станция СВГТ будет иметь большой внутренний запас по саморегулированию. Кроме того, исключены насосы, нет крутящихся частей, теплоотвод идёт за счёт естественной циркуляции. И мы возвращаемся к вопросу о выборе мощности... Да, действительно, чем выше мощность, тем неустойчивее естественная циркуляция. Поэтому мы остановились на нижней границе диапазона 1-10 МВт(э). В этом диапазоне естественная циркуляция не вызывает сомнений. Антон Георгиевич, несколько коротких вопросов. Станция СВГТ-1 мобильная, передвижная или какая? Она транспортабельная. Её можно будет перемещать на новое место или отвозить на централизованный пункт обслуживания. Работа на конкретный населённый пункт должна предполагать возможность маневрирования мощностью? Да, такая возможность у СВГТ-1 имеется. Есть блочная автоматика с возможностью регулирования, есть удалённые операторы. Добавлю, что при работе на нужды конкретного населённого пункта типовой график его потребления известен, что позволяет планировать изменение нагрузки на станцию. В проекте СВГТ-1 два новшества - свинцово-висмутовый теплоноситель и газовая турбина. Вы можете оценить степень готовности их технологий? Основной элемент новизны нашего проекта - сама связка газовой турбины и свинцово-висмутового реактора. Технология свинцово-висмутового теплоносителя в достаточной степени продвинута. Конечно, будут новые моменты, их никак не избежать, но я не считаю их блокирующими. Газовых турбин у нашей станции может быть либо одна на 1 МВт(э), либо две на 500 кВт(э) каждая. Такие турбины есть, и мы уже встречались с одним из возможных поставщиков. Топливо у СВГТ-1 какое? Твэлы с оксидным топливом. По экспериментальному обоснованию проекта что ещё нужно сделать? Было бы неплохо, чтобы у нас в ФЭИ появился стенд для изучения естественной циркуляции свинца-висмута. В своём докладе на "Теплофизике-2024" я это отметил. Естественная циркуляция - ключевое решение для СВГТ-1, и поэтому такой стенд нам нужен. Спасибо, Антон Георгиевич, за ответы на вопросы электронного издания AtomInfo.Ru.