Перспективы ПАТЭС глазами проектантов
Дата: 05/12/2011
Тема: Малая энергетика


В ноябре 2011 г. в Информационном центре по атомной энергии в Санкт-Петербурге представители ЗАО «АТОМЭНЕРГО» (В.Н.Иванюк, Е.Я. Казанцев, Д.В.Макаревич) рассказали участникам круглого стола: студентам Политехнического университета  и Технологического института, членам Ядерного общества  России,  о состоянии работ по созданию головного блока и дальнейших перспективах ПАТЭС.


Строительство первой (головной) плавучей атомной теплоэлектростанции (ПАТЭС) мощностью 70 МВт с реакторными установками КЛТ-40С ведет ОАО «Концерн Росэнергоатом». Этот энергоисточник нового поколения, созданный на базе российских технологий атомного судостроения,  предназначен для круглогодичного энергоснабжения районов Арктики и Дальнего Востока России, а также других изолированных, топливодефицитных районов в России и за рубежом.

Мобильность и возможность размещения практически в любой береговой зоне, в том числе, в районах высокой сейсмической активности и в зоне вечной мерзлоты, отсутствие необходимости в развитой инфраструктуре и большом количестве персонала являются важнейшие характеристики ПАТЭС.

Справка
Плавучий энергоблок (ПЭБ) состоит из гладкопалубного несамоходного судна с двумя реакторными установками КЛТ-40С ледокольного типа. Длина судна 144 метра, ширина 30 метров. Водоизмещение 21,5 тысячи тонн. Установленная электрическая мощность каждого реактора 35 МВт, тепловая мощность 140 гигакалорий. Потенциальный срок эксплуатации станции 36 лет: 3 цикла по 12 лет, между которыми осуществляется ремонт ПЭБ. В комплекте с опреснительной установкой ПЭБ может использоваться для опреснения морской воды с производительностью до 240 м3 в сутки. Комплектующие для реакторных установок ПЭБ изготавливает "ОКБМ им. Африкантова" (г. Нижний Новгород). Паротурбинные установки поставляет ОАО "Калужский турбинный завод" (г. Калуга). Технический и рабочий проект ПЭБ исполняет "ЦКБ «Айсберг»" (Санкт-Петербург). Генеральным проектантом ПАТЭС является ЗАО "Атомэнерго" (Санкт-Петербург).

Плавучий энергоблок (ПЭБ) - основной элемент станции представляет собой несамоходное стоечное судно, которое сооружается промышленным способом на судостроительном заводе и доставляется к месту размещения морским путем в готовом виде. На площадке размещения станции строятся только вспомогательные береговые и гидротехнические сооружения (БГТС), обеспечивающие установку плавучего энергоблока и передачу тепла и электроэнергии на берег. Такая технология позволяет существенно сократить сроки строительства, обеспечить контроль качества, минимизировать воздействие на окружающую среду, как в ходе строительства, так и в процессе эксплуатации станции.

Данный проект вобрал в себя многолетний отечественный опыт создания и эксплуатации транспортных реакторных установок, кораблей и судов с ядерными энергетическими установками (ЯЭУ). Спроектированный с учетом современных российских и международных требований безопасности плавучий энергетический блок имеет на борту две реакторные установки КЛТ-40С. Прототипы этих реакторов успешно эксплуатировались на атомных ледоколах «Таймыр» и «Вайгач» и лихтеровозе «Севморпуть». Реакторы КЛТ-40С оснащены современными системами безопасности, в том числе, основанными на пассивных (не зависящих от участия человека и автоматики) принципах срабатывания.

Все операции с ядерным топливом и радиоактивными отходами осуществляются на плавучем энергоблоке; по окончании эксплуатации ПЭБ транспортируется на судоремонтный завод, специализирующийся на ремонте и утилизации кораблей и судов с ЯЭУ. Береговые сооружения могут использоваться в составе ПАТЭС с новым энергоблоком, переоборудоваться по другому назначению или утилизироваться вплоть до состояния «зеленой лужайки».

Строительство головного плавучего энергоблока проекта 20870 в настоящее время ведется на ОАО «Балтийский завод» (Санкт-Петербург). Закладка ПЭБ на стапеле состоялась 18 мая 2009 г. На данный момент полностью изготовлено основное энергетическое оборудование станции. Обе реакторные установки энергоблока прошли испытания и поставлены на Балтийский завод. Изготовлены и смонтированы на плавучем энергоблоке паротурбинные установки.

Спуск на воду плавучего энергоблока состоялся30 июня 2010 г., в настоящее время ведутся достроечные корпусные, механомонтажные и электромонтажные работы. Пусконаладочные работы и проведение испытаний ПЭБ запланированы на 2012 г. На 01.10.2011 г. общая техническая готовность ПЭБ составила около 76%.

Пунктом размещения головной станции выбран г. Вилючинск Камчатского края. Проектная документация ПАТЭС в  Вилючинске выполнена в полном объеме. Получено положительное заключение ФГУ «Главгосэкспертиза России». В 2011 г. запланировано начало работ по строительству береговых, гидротехнических сооружений и энергосетей на площадке размещения станции. Подготовка к эксплуатации ПАТЭС, разработка системы обучения персонала ведется в соответствии с графиком. Ввод в эксплуатацию головной станции намечен на 2013 г.

Сооружение головной ПАТЭС позволит решить ряд важных социально-экономических и стратегических задач не только в интересах Вилючинска, Камчатского края, но и для всей страны, а именно:

- обеспечение энергобезопасности, стабильного энергоснабжения и снижения зависимости от поставок топлива ЗАТО г. Вилючинск, являющегося основным местом базирования кораблей Тихоокеанского флота, а также энергообеспечение других потенциальных потребителей Камчатского края;

- создание дополнительных  рабочих  мест для высококвалифицированных специалистов при комплектовании персонала ПАТЭС и обслуживающего персонала станции;

- освоение технологии серийного сооружения мобильных атомных энергоисточников для обеспечения потребителей электрической и тепловой энергией в труднодоступных и изолированных районах страны;

- обеспечение долговременными заказами предприятий отечественного атомного судостроения и поддержание научно-производственной кооперации предприятий атомной отрасли.

Обеспечивая надежное, стабильное энергоснабжение по конкурентным отпускным ценам, ПАТЭС станет точкой роста и создаст условия для реализации сопутствующих проектов развития и создания новых производств в регионе.

В настоящее время осуществляется подготовка к серийному строительству ПАТЭС, ведется работа по обоснованию перспективных площадок размещения ПАТЭС в Чукотском автономном округе, Республике Саха (Якутия) и других регионах России.

Этот энергоисточник нового поколения станет ключом к коренной модернизации энергетики удаленных регионов России. Строительство серии ПАТЭС позволит:

- уменьшить объемы дорогостоящего и экологически небезопасного завоза органического топлива;

- обеспечить условия для развития промышленно-портовых и инфраструктурных проектов на Севере и Дальнем Востоке;

- обеспечить разработку месторождений полезных ископаемых, в том числе, на шельфе арктических и дальневосточных морей;

- повысить качество жизни населения.

И за рубежом проявляют значительный интерес к использованию таких станций. Перспективы зарубежного применения ПАТЭС связаны с тремя факторами:

- возможностью размещения ПАТЭС в труднодоступных районах (острова, пустынные территории и др.), не имеющих собственных энергоресурсов, но обладающих при этом высоким экономическим потенциалом;

- моделью эксплуатации ПАТЭС, при которой весь жизненный цикл объекта, включая утилизацию, обеспечивается российской стороной, а заказчик покупает продукцию ПАТЭС на основе долгосрочного контракта;

- возможностью использования ПАТЭС в составе ядерных опреснительных комплексов. Мировые потребности в пресной, очищенной воде уже сегодня весьма велики и будут возрастать в дальнейшем.

Интерес к применению таких энергоисточников уже проявили более 20 стран. В настоящее время ведутся детальные переговоры с рядом государств Азиатско-Тихоокеанского региона, Латинской Америки, Африки и Ближнего Востока. Но для широкомасштабного внедрения ПАТЭС необходима практическая демонстрация и сертификация технологии мобильных атомных энергетических комплексов на базе действующей установки-прототипа. Поэтому на сегодняшний день самой важной задачей является строительство головной ПАТЭС, которая продемонстрирует эффективность предлагаемой технологии и будет способствовать формированию рынка таких установок в России и за рубежом.

Безопасность ПАТЭС и устойчивость к внешним воздействиям

Выбор площадки размещения

Площадка размещения ПАТЭС выбирается, исходя из условий максимальной защищенности от внешних воздействий как природного, так и техногенного характера.

Проект головной ПАТЭС для Вилючинска, разработанный с учетом сейсмических условий района размещения, возможной опасности цунами, получил положительные заключения Государственной экологической экспертизы и Главгосэкспертизы.

Устойчивость к сейсмическим воздействиям

Являясь несамоходным стоечным судном, плавучий энергоблок располагается в водной среде. Поэтому землетрясения любой балльности опасности для него не представляют. Все системы, обеспечивающие ядерную и радиационную безопасность ПАТЭС, входят в состав ПЭБ.

Наземные сооружения на площадке размещения ПАТЭС, в соответствии с анализом сейсмической обстановки в бухте Крашенинникова и выполненными НИЦ «ГЕОРИСК» и НПСФ «ОСТ-СЕЙСМ» исследованиями, рассчитаны на землетрясения интенсивностью 9 баллов по шкале М5К-64.

Устойчивость к цунами

Площадка размещения головной ПАТЭС располагается в бухте Крашенинникова, находящейся, в свою очередь, внутри закрытой Авачинской бухты. Этот район не случайно был выбран для базирования атомного подводного флота России.

Исследование и моделирование риска цунами, выполненное НИЦ «26 ЦНИИ МО РФ», позволили оценить параметры наибольшей волны в районе Вилючинска. Цунами высотой 7 м у входа в Авачинскую бухту может вызвать подъем уровня воды в бухте Крашенинникова не более чем на 0,5 м.

Дополнительную защиту обеспечивают инженерные решения, предусмотренные конструкцией ПЭБ, береговых и гидротехнических сооружений. Модельные испытания показали надежность и устойчивость ПАТЭС к волнам цунами высотой более 6 м. При этом максимальный крен плавэнергоблока не превышает 3-5°, что в принципе не требует остановки реактора.

Автономное электроснабжение

На ПЭБ имеются 8 аварийно-резервных дизель-генераторов и аккумуляторные батареи, способные обеспечить бесперебойную работу систем безопасности реактора независимо от береговых объектов.

Отвод остаточного тепловыделения

Тепловая мощность реакторной установки КЛТ-40С на порядок меньше мощности типичных энергетических реакторов наземных АЭС. Пропорционально ниже и уровень остаточного тепловыделения. Отвод тепла от реактора обеспечивается системой промежуточных контуров, каждый из которых имеет свои системы подпитки и аварийного расхолаживания, в том числе, пассивные.

При запроектной аварии в качестве дополнительной меры аварийного расхолаживания предусмотрена возможность затопления реакторного отсека - отвод остаточного тепловыделения может осуществляться непосредственно от стенок корпуса реактора. При этом температура топлива и внутрикорпусных элементов не превысит уровня нормальной эксплуатации, первый контур сохраняет герметичность, выход радиоактивных веществ в окружающую среду исключен.

Подтверждением надежности и эффективности систем безопасности судовых атомных реакторов могут служить реакторные установки, которые были установлены на  АПЛ «Курск».

Проектанты ПАТЭС ответили на вопросы участников круглого стола:       

Какие задачи позволят решить ПАТЭС в нашей стране?

- Назначение ПАТЭС - обеспечение надежного электро- и теплоснабжения ключевых объектов промышленности, инфраструктуры и населения в районах, находящихся вне зоны централизованного электроснабжения или испытывающих сложности с доставкой топлива.

Среди основных задач использования ПАТЭС можно выделить:
- участие  в  энергообеспечении  и  повышении энергобезопасности Арктики;
- снижение объемов северного завоза и уменьшение потребления углеводородов;
- обеспечение разработки месторождений полезных ископаемых в районах Севера и на шельфе арктических и дальневосточных морей;
- создание  условий для социально-экономического развития удаленных регионов, повышение  качества жизни  населения этих регионов;
- модернизация топливно-энергетического комплекса на основе современных эффективных энерготехнологий;
- поддержка и развитие технологий атомного судостроения;
- увеличение доли наукоемкой продукции в структуре российской энергетики и повышение ее конкурентоспособности на отечественном и мировом рынках.

Преимущества ПАТЭС по сравнению с наземными АЭС и неатомными видами генерации?

- Основной элемент станции плавучий энергоблок сооружается промышленным способом на судостроительном заводе и доставляется к месту размещения ПАТЭС морским путем в готовом виде. На площадке размещения станции строятся только вспомогательные сооружения, обеспечивающие установку плавучего энергоблока и передачу тепла и электроэнергии на берег. В сложных геологических условиях (например, вечной мерзлоты), при дефиците кадров и сложности доставки материалов, это немаловажный фактор.

Данная технология позволяет существенно сократить сроки строительства, обеспечить контроль качества, минимизировать воздействие на окружающую среду как в ходе строительства, так и в процессе эксплуатации станции.

Важнейшим преимуществом ПАТЭС перед другими энергоисточниками является её мобильность и возможность установки практически в любой береговой зоне и в руслах больших рек.

Все операции с ядерным топливом и радиоактивными отходами осуществляются на самом плавучем энергоблоке, позволяющем осуществить 4 кампании (по 3 года) эксплуатации активных зон реакторов. После окончания эксплуатации ПЭБ утилизируется на специализированном предприятии, площадка восстанавливается до первоначального состояния. При этом исключается возможность остаточного воздействия на окружающую среду.

В отличие от традиционных источников энергии, ПАТЭС способны обеспечить надежное энергоснабжение потребителей по экономически привлекательным тарифам в течение длительного времени (до 12 лет), не зависят от конъюнктуры цен на энергоносители, перебоев с поставкой топлива, не загрязняют окружающую среду. Фактически потребитель получает готовое решение проблем энергоснабжения на длительную перспективу.

США уже применяли подобную технологию. Какие принципиальные отличия у современных ПАТЭС? В чем уникальность отечественной разработки?

- В 1960-е гг. в США и СССР был создан ряд атомных энергетических установок малой мощности различного исполнения, в основном, для нужд обороны. Среди них была и первая плавучая АЭС «Sturgis», обеспечивавшая в период с 1968 по 1976 г. энергоснабжение военных и гражданских объектов в зоне Панамского канала. В составе станции использовался экспериментальный образец реактора,    для    размещения    которого    было    переоборудовано    старое неприспособленнее для этих целей судно. Да, и весь проект был скорее смелым инженерно-техническим экспериментом, чем коммерческим образцом АЭС. Но при этом АЭС «Sturgis» успешно продемонстрировала возможность строительства плавучих АЭС и позволила получить практический опыт эксплуатации таких установок.

Российский проект плавучей атомной теплоэлектростанции изначально разрабатывался для решения задач энергоснабжения удаленных северных территорий. Станция рассчитана на выдачу потребителям не только электрической, но и тепловой энергии.

Специально спроектированный с учетом современных жестких требований безопасности плавучий энергетический блок имеет в составе две реакторные установки КЛТ-40С. Прототипы этих реакторов успешно эксплуатировались на атомных ледоколах «Таймыр» и «Вайгач» и лихтеровозе «Севморпуть». Сами реакторы КЛТ-40С оснащены современными системами безопасности с пассивным (не зависящим от участия человека и автоматики) принципом срабатывания.

В реакторе используется низкообогащенное керметное топливо, удовлетворяющее требованиям МАГАТЭ по нераспространению ЯО. Оно является дополнительным барьером безопасности, эффективно удерживающим продукты деления.

Таким образом, проект ПАТЭС вобрал в себя многолетний отечественный опыт создания и эксплуатации транспортных реакторных установок, кораблей и судов с ЯЭУ, а также современные наработки в области безопасности.

Насколько оправдано применение ПАТЭС с экономической точки зрения?

- Размещение ПАТЭС в удаленных топливодефицитных районах полностью оправдано экономически. ПАТЭС обеспечивает более низкую стоимость электрической и тепловой энергии по сравнению с традиционными энергоисточниками, использующими привозное органическое топливо.

Строительство тепловых станций обходится, конечно, дешевле, чем ПАТЭС, но зато их эксплуатация намного дороже. Даже с учетом необходимости окупить более высокие капиталовложения в строительство, ПАТЭС в планируемых районах размещения более конкурентоспособна по сравнению с традиционными энергоисточниками.

В районах, обладающих собственными запасами ископаемых углеводородных ресурсов, как правило, более рационально использование традиционных источников энергии. Но даже в этом случае применение ПАТЭС может быть экономически эффективным, в частности, на этапах освоения и разработки новых месторождений.
Какое влияние ПАТЭС оказывают на экологическую обстановку?

- Атомные энергетические установки являются одним из наиболее чистых способов производства энергии. Нагрузка на окружающую среду еще более снижается при применении плавучих атомных станций за счет минимизации строительных работ на площадке, возможности утилизации энергоблока после окончания эксплуатации.

Как будет решаться вопрос обеспечения ПАТЭС квалифицированным персоналом?

- Общая численность персонала станции составляет 176 человек, включая два сменных экипажа, вспомогательный персонал и администрацию. В настоящее время осуществляется подготовка к набору персонала для последующего обучения.

Для головной ПАТЭС в Вилючинске планируется принимать на работу квалифицированных специалистов, имеющих опыт эксплуатации судовых ЯЭУ, в том числе, уволенных в запас офицеров атомного подводного флота.

На какой стадии находится строительство первой ПАТЭС в настоящий момент?

- Строительство головного плавучего энергоблока проекта 20870 для первой ПАТЭС началось в 2007 г. на ФГУП «ПО «Севмаш» в Северодвинске. Там же планировалось разместить ПАТЭС после окончания строительства и использовать ее для энергоснабжения завода и других потребителей Северодвинска. В 2008 г. в связи с загрузкой предприятия оборонными заказами было принято решение о передаче постройки головного ПЭБ на Балтийский завод в Санкт-Петербург. В связи с переносом строительства с Севмаша появилась возможность изменить и место размещения первой ПАТЭС. После тщательного рассмотрения возможных вариантов пунктом размещения головной станции выбран г. Вилючинск Камчатского края.

Контракт на постройку плавучего энергоблока подписан с ОАО «Балтийский завод» в феврале 2009 г. Закладка ПЭБ на стапеле состоялась 18 мая 2009 г. 30 июня 2010 г. энергоблок был спущен на воду.

В настоящее время на достроечной набережной ОАО «Балтийский завод» завершаются корпусные, механомонтажные и электромонтажные работы. Пусконаладочные работы и проведение испытаний ПЭБ запланированы на 2012 г.
Какие преимущества получит ЗАТО Вилючинск после размещения там ПАТЭС?

- ПАТЭС обеспечит надежное энергоснабжение важнейшей базы Военно-морского флота России на Дальнем Востоке, объектов инфраструктуры и населения ЗАТО, будет способствовать снижению зависимости от привозного топлива. Город получит значительные финансовые поступления как на этапе строительства, так и при эксплуатации станции, сниженные тарифы на тепло, улучшение экологической обстановки и новые рабочие места.

Кроме того, ПАТЭС, обеспечивая надежное, стабильное энергоснабжение по экономически приемлемым тарифам, станет точкой роста и создаст условия для реализации сопутствующих проектов развития и создания новых производств в регионе.

Срок эксплуатации ПАТЭС 36 лет. Что будет с этими станциями потом, через 36 лет? Каким образом их можно будет использовать или утилизировать?

- Жизненный цикл ПАТЭС предусматривает три эксплуатационных цикла по 12 лет, по истечении каждого из которых плавучий энергоблок транспортируется на специализированное предприятие для проведения среднего заводского ремонта, выгрузки отработавшего и загрузки свежего ядерного топлива. После 36 лет эксплуатации плавучий энергоблок утилизируется на судоремонтном заводе. Здания и сооружения на площадке размещения могут быть демонтированы промышленным способом, так как не содержат радиоактивных материалов, или использованы для размещения нового энергоблока.

Каковы перспективы серийного строительства ПАТЭС?

- ПАТЭС в Вилючинске является пилотным проектом. Эта станция позволит реализовать перспективы для модернизации инфраструктуры удаленных регионов России на базе атомной энергетики, повышения энергетической безопасности районов Арктики, снижения объемов северного завоза и обеспечения разработки месторождений полезных ископаемых в районах Севера и на шельфе арктических морей.

Решая комплекс социально-экономических, стратегических задач развития регионов, ПАТЭС является, тем не менее, коммерческим объектом. При реализации проектов строительства ПАТЭС планируется задействовать механизмы государственно-частного партнерства и использовать различные источники финансирования, в том числе, средства федерального, региональных бюджетов и потенциальных инвесторов.

При выборе и обосновании площадок размещения ПАТЭС учитываются существующие потребности региона в электрической и тепловой энергии, проводится оценка перспектив развития производительных сил в районе размещения.

В настоящее время ведется работа по обоснованию перспективных площадок размещения ПАТЭС в Чукотском автономном округе, Республике Саха (Якутия) и других регионах России.

Более 20 стран проявили заинтересованность к использованию ПАТЭС на своих территориях. Однако о начале строительстве ПАТЭС для зарубежных заказчиков говорить пока рано. Требуется практическая демонстрация и сертификация технологии мобильных атомных энергетических (и опреснительных) комплексов, создание действующей установки-прототипа.

Пуск головной ПАТЭС позволит продемонстрировать эффективность предлагаемой технологии, и будет способствовать формированию рынка таких установок в России и за рубежом.

P.S.
24.11.2011 ОАО "Концерн Росэнергоатом" и ОАО "Кировский завод" подписали меморандум о совместном осуществлении развития направлений по созданию объектов морской атомной энергетики (ОМАЭ). В частности, документ предусматривает такие перспективные направления долгосрочного сотрудничества, как создание на территории Петербурга кластера разработки и сооружения ОМАЭ, формирование производственной кооперации для серийного сооружения ПАТЭС (семи единиц до 2030 года), совместные исследования и разработки в области создания ОМАЭ нового поколения, международное продвижение проектов ОМАЭ.
    
В ходе переговоров стороны договорились о том, что в течение 2012 года будет реализованы мероприятия по размещению основной сборочной площадки сооружения ОМАЭ на территории завода, включающие подготовку производственных помещений и портовой инфраструктуры, а также ремонт и приобретение нового оборудования.

Меморандумом предусмотрено создание совместной рабочей группы для разработки соглашения об участии "Росэнергоатома" в данном проекте.
 
Участие Кировского завода в строительстве головной ПАТЭС заключается в конструкторско-технологической и производственной поддержке, в том числе, в изготовлении нестандартных металлоконструкций и запорной арматуры.

"Но уже в следующем проекте ПАТЭС планируется довести долю работ завода до 20%, а в дальнейшем - увеличить ее до 50%, в том числе, производить турбинную установку, баки металловодной защиты, теплообменники, сосуды под давлением, циркуляционные насосы, хранилища отработавшего ядерного топлива и прочее" [РИА Новости].    

Справка
В Информационном центре по атомной энергии, который с момента открытия (20 апреля 2011 г.) посетило более 12 тыс. человек, проводятся презентации образовательных  программ для взрослых и учащихся не только по атомной тематике, но и по  истории освоения космоса; строению солнечной системы; городам мира; истории нашего города.
В рамках программы  по атомной энергии взрослые и учащиеся могут получить ответы на такие вопросы, как:
- откуда берется энергия в ядерном реакторе;
- где делают топливо для космического корабля, который полетит на Марс;
- как с помощью атомной энергии опресняют воду и сбивают с орбит астероиды;
- как можно добывать энергию из океанской воды;
- на сколько лет хватит человечеству топлива;
- насколько безопасна работа атомной станции.
Кроме демонстрации образовательных программ и научно-документальных фильмов, в Центре проводятся встречи с деятелями науки и культуры Петербурга, тематические занятия для учителей, уроки профориентации.
 Более подробную информацию о деятельности Центра можно найти на сайте www.myatom.ru.  
Руководит ИЦАЭ Елена Ивановна Симферовская (т. 8-921-779-59-06)






Это статья PRoAtom
http://www.proatom.ru

URL этой статьи:
http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=3438