В России не будет безопасного и приемистого малого ядерного реактора
Дата: 19/02/2019
Тема: Малая энергетика


(ни для атомных станций малой мощности (АСММ), ни для движителей субмарин и судов)

А. А. Виноградов, к.т.н., гендиректор и главный конструктор проектов АО «СИЛА ОКЕАНОВ» и Ко., г. Шатура

В настоящей статье сделано сравнение «ПРОРЫВА» по-американски в ядерной энергетике [1, стр. 11] и принятой  долгосрочной  стратегии Росатом  «План на 100 лет», [1, стр. 5].



В США по запросу Министерства обороны должны создать транспортабельный энергоблок на 1-10 МВт эл. с безопасным малогабаритным ядерным реактором со сроком работы 3 года, и под него уже проектируют новый завод для изготовления шаровых твэлов под газовый теплоноситель, а также быстрый газовый реактор для испытания жаропрочных материалов и конструкции активной зоны.По-видимому, этот реактор будет приемистым и предназначен он для АПЛ, т.к. строится специальный завод.

А в России под руководством первого заместителя гендиректора «Росатома», наши «лучшие умы», Советник гендиректора, председатель НТС «Ядерные энергетические установки и атомные станции» и председатель НТС «Новая технологическая платформа атомной энергетики», научный руководитель проектного направления «Прорыв» уже утвердили три программы НИОКР. Планируют за большие деньги продолжать форсировать ВВЭР-1000 и модернизировать ВВЭР-ТОИ. А также проектировать долгострой, заведомо не окупаемого БН-1200 и блефовать на проекте «Прорыв». И как отчитался Советник: - «... по  проекту «Прорыв» тоже все очень четко: надо пускать БРЕСТ‑300 (заблаговременно сразу в бетонном саркофаге) и  смотреть, чудо ли это? Если чудо, все скажут спасибо». Да-да, и все будут в небо чепчики бросать! А если нет, то население облучение не получит!  

 

На что надо обратить внимание в текущей обстановке

В космическом пространстве научились обнаруживать и измерять точные координаты объектов малых размеров на больших расстояниях от Земли. Поэтому программа размещения военных объектов на орбитах в космосе, по всей видимости, прекратится, поскольку уже сегодня найти его и уничтожить не составит более нескольких минут. Была проблема, скорость горения известного в то время топлива в камере сгорания была больше чем максимально возможная скорость подачи в неё топлива. Решили эту проблему и получили ну очень большую гиперзвуковую скорость изделия. Однако будет быстро найдено «противоядие» и против гиперзвуковых ракет, так как известно оно ещё с советских времён. И это уже будет не ракета против ракеты, а нечто совсем неожиданное и иное техническое решение. Только вот, «противоядие» надо доводить до серийного изготовления и обучения курсантов сейчас, а не когда гром грянет.

Совсем другое дело Мировой океан, занимающий 2/3 поверхности планеты. На больших глубинах определить координаты нахождения объекта пока не представляется возможным, используя только пассивную систему слежения, т.е. без подсветки цели радаром. В свою очередь, на глубинах до 800 м легко можно обнаружить АПЛ, если она имеет водо-водяной атомный реактор с паровой турбиной и гребной винт. У таких АПЛ есть и тепловой шлейф, и акустический звук, и изменение линий магнитного поля, и испускание нейтрино, и другие очень интересные явления.

Надежда российских адмиралов и главных конструкторов на то, что их малошумящие АПЛ нельзя будет обнаружить пассивной системой акустического наблюдения противника, развалилась в один день. Просто для обнаружения объекта потребовалась ультразвуковая подсветка излучателем. Для работы дальнодействующего активного радара в соленой воде нужна большая электрическая мощность и мощный, больших размеров, излучатель подсветки и антенна приема отраженного сигнала. А такого оснащения у существующих АПЛ пока нет, и в ближайшем будущем не будет, поскольку в мире сегодня электрическая мощность ядерного реактора у АПЛ копеечная, и её не хватит на радар. АПЛ не сможет перемещаться под водой быстро, если оператор не видит панораму окружения в реальном времени. В слепую особо не разбежишься, да и плотность движения под водой всё увеличивается, появились даже столкновения.

Китайские специалисты размещают сеть сенсоров в океане, сигналы с которых собирают за одну тысячу километров и анализируют на предмет нахождения в зоне их чувствительности американской или иной АПЛ. В зависимости от плотности размещения сети сенсоров и их чувствительности задана точность идентификации объекта в океане. Для регистрации координат АПЛ в зоне покрытия сетью сенсоров могут использоваться как стационарные долгоживущие сенсоры, так и короткоживущие, т.н. оперативные, сбрасываемые с самолёта заранее в заданный квадрат океана перед проведением операции. Обнаружить оперативный или стационарный буй с сенсором, и точно засечь его координаты в океане, нет возможности, так как ими используется пакетная передача данных на спутник сопровождения, а это микросекунды нахождения радиосигнала в эфире. А это значит, что нет возможности уничтожить буй с сенсором.

Особо отмечена любопытством  западников  зона ледового покрытия Северного морского пути и в районе подводного хребта Ломоносова, где глубины океана доходят до 4,5 км. По спектрам звукового излучения они накопили экспериментальную базу данных и научились распознавать тип и принадлежность АПЛ, а также, координаты её расположения, скорость, направление движения и другие тактические характеристики. Для управления АПЛ такая система не годится, а для быстрого уничтожения подводного флота противника с ракетами самое оно.

 

Российские АПЛ стали видны противнику из-за её ядерного реактора

Потенциальный стратегический противник в лице США даже не утруждает себя поисками российских подводных лодок: каким-то непостижимым образом они ему видны и так, пишет издание "Военно-промышленный курьер" [2].

То, что секретные маршруты стратегических российских атомных подводных лодок для США вовсе не секретны, выяснилось в ходе недавних учений в Баренцевом море (2018). По сути это означает, что, в случае начала глобального конфликта, вся морская часть российской "ядерной триады" может быть ликвидирована точечными ракетными ударами практически мгновенно: АПЛ даже не успеют перевести в боевое положение.

Уничтожение одной АПЛ приводит к уничтожению сразу от 16 до 24 штук стратегических ракет в её чреве. Ракеты эти не дешевые. Вопрос, зачем снаряжать тогда АПЛ под завязку ракетами? Чем думали главные конструкторы морской части российской "ядерной триады", когда  творили такой блеф Главнокомандующему России.

Причинами неповоротливости и неприемистости АПЛ, излучения от АПЛ акустического звука и  отражения от её корпуса акустических волн подсветки являются:

- не приемистый водо-водяной атомный реактор с паровой турбиной;

- гребной винт в качестве движителя;

- рули управления;

- сигарообразная форма и гигантские  размеры АПЛ;

- наличие рубки.

Промашки разработчиков и адмиралов заключаются в том, что сверхдорогая и хвалёная новая российская АПЛ «Хаски», одобренная множеством экспертиз и решениями Совета по обороне, продолжает содержать в себе все те же негативные свойства. В силу этих свойств она, также как и её предшественники, будет мгновенно обнаружена и уничтожена до момента исполнения приказа о пуске с её борта ракет. Огромные деньги из бюджета и безопасность России выкинута на ветер!

За прошедшие 40 лет ни одно из КБ «Росатома» так и не создало приемистый и безопасный ядерный реактор в составе силовой  установки для морского базирования. И сегодня «лучшие умы «Росатома» в программу развития не включили ничего полезного для государства Российского.  Все КБ до сих пор возятся с водо-водяным реактором времён Василия Васильевича Стекольникова, который в 50-х годах 20-го века был первопроходцем, главным конструктором ОКБ «Гидропресс». Скоро уже до дыр оближут старые чертежи на листах ватмана, под видом модернизации, лишь бы по замыслу «спящих советников Запада» не создавать ничего нового в России, что может навредить США.  

ВВЭРу надо отдать должное. Ведь без него невозможно было обойтись на предшествующих этапах развития проектов АПЛ. Но идет время, технологии более 60 лет, не надо все доводить до абсурда. Добавленные «плюсы» не перейдут в новое поколение реакторов, первоначально заложенная концепция ВВЭР все жестче «связывает руки» конструкторам. Проводятся совещание НТС за совещанием, а новых технических решений всё нет, и не предвидится. Видимо руководители КБ не знают, или не хотят знать, выводы английских психологов и социологов, что коллективный разум это вредное явление для изобретения и создания действительно новой техники. Чтобы создать новую технику в советское время, и за рубежом аналогично - вспомнить проект «Манхетон», создавали целиком новое КБ. Начинали с нуля, от физики явлений и математики, и последовательно росли и учились до изделия. А дальше уже лечили детские болезни изделия. А цель задавалась техническим заданием от специальной комиссии Правительства - Президента на разработку недостигаемого, казалось бы, изделия - для всех это была вначале фантастика и необходимость. А впоследствии, эта фантастика превращалась в реальные космические ракеты, самолёты, человеческое сердце и руку, искусственный интеллект, лекарство, углеродные нити, подводные суда ...

Коллективный разум снимает персональную ответственность за сказанное, написанное или предложенное на совещании, на НТС. Коллективизм прижился потому, что при такой системе принятия решения даже moron (идиот, дебил) может занять место руководителя КБ, и никакой ответственности не нести за отсутствие у себя технических, инженерных и научных знаний. Предположение того, что в обсуждении на совещании манагеров все вопросы снимутся и решатся сами по себе это блеф. Думаете, большинство голосов на НТС даст правильное решение? Не даст, и не надейтесь. Читайте басни Крылова! Нужна «принципиально  новая стратегия управления», как акцентировал Президент России.

Коллегиальное решение, которое привито сейчас принципами т.н. западной демократии, есть не что иное, как способ управления массами. Если в коллегиальном органе принятия решения, например, в НТС из 11 членов будет 6 дебилов или управляемых марионеток, то и коллегиальное решение будет дебильным, т.н. «карманным решением». А это не что иное, как «научный терроризм».

 

А что новенького за рубежом? О военных проектах США

В ближайшее время по заказу DARPA компания BAE Systems приступит к реализации первого этапа программы Mobile Off board Clandestine Communications and Approach (MOCCA), в задачу которой входит создание системы, объединяющей активный и пассивный способы обнаружения подводных лодок. По данным портала The National Interest, эта программа нацелена на предоставление США преимущества перед улучшающимися российскими и китайскими подводными лодками [3].

Традиционно американские субмарины полагались на пассивный гидролокатор, который просто «слушает» звуки, чтобы обнаружить подводные лодки и надводные корабли. Вместе с тем, отмечает обозреватель The National Interst Захари Кек, существует активный гидролокатор, который более эффективен, так как посылает звуковые волны с подводных лодок, за счет чего и происходит процесс обнаружения. Проблема с активным гидролокатором заключается в том, что «это похоже на сияние фонарика в темной комнате: он может эффективно находить объекты, но выдает присутствие и лишает всякой скрытности». MOCCA надеется предоставить американским подводным лодкам преимущества активного гидролокатора, не ставя под угрозу их скрытность. Это планируется сделать путем запуска беспилотных подводных аппаратов, оснащенных гидролокатором.

Для наших разработчиков пока ничего нового в мире нет. Мы ранее уже просчитали и предлагали оснастить АПЛ беспилотным подводным аппаратом сопровождения для панорамной подсветки целей и пространства по ходу и вокруг АПЛ. А приём и обработку отраженного сигнала производить уже на АПЛ. Таким образом, МОССА заведомо не даст американским подводным лодкам какого-либо преимущества в противостоянии с нашими разработками.

Также мы предлагали одновременный пуск нескольких десятков ракет осуществлять не с самой АПЛ, а с поплавков. А именно, производить залповый пуск ракет с поплавковых систем, см. PRoAtom  [25/06/2018] «Российская Ядерная батарейка в подводном судне», в том числе теперь, более дешевыми ракетами средней и малой дальности в связи с выходом США из договора ограничения РСМД. Залповый и внезапный пуск гиперзвуковых ракет,  так называемой «морской гиперзвуковой Катюши», из-под воды с чистой поверхности нейтральных вод в любом случае не отразим. Время подлёта к цели можно сделать меньше минуты.      

 

Об энергетических проектах США

После хитрого банкротства Westinghouse Electric (WE) и приостановки строительства около 42 блоков АЭС, в США 14 января 2019 года подписан Президентом Д. Трампом Закон «Об инновациях и модернизации ядерной энергетики» (NEIMA). Закон обоюдно поддержали и республиканцы, и демократы, поскольку он действительно определяет усиление ядерной мощи США на длительную перспективу. Разработки с PWR и BWR стали действительно не эффективными, и страховки за них после аварии на АЭС Фкусима увеличились в разы. Комиссии по ядерному регулированию США (NRC) предписано за 270 дней представить новую стратегию «так изменить процедуру лицензирования создания ядерных энергоблоков», чтобы новые блоки стимулировались инвестициями на использование только инновационных и передовых разработок принципиально новых ядерных реакторов, на новой нормативной базе, на новой технологии и дешевле органической электрогенерации.  

 

            По факту сегодня в США выполняют следующее [6]:

1.      Делают исследовательский быстрый «передовой реактор» для испытания высокотемпературных материалов активной зоны и ядерного топлива для газоохлаждаемого реактора;

2.      Открывают большое финансирование НИОКР для «передового реактора»;

3.      Создают производство ядерного топлива с обогащением 5 - 20% по урану 235;

4.      Поскольку всё больше штатов в США причисляют документально АЭС к объектам  низкоэмиссионной генерации электроэнергии (т.е. радиации нет, и электроэнергию назвали «зелёной»), то увеличат строительство радиоактивно безопасных реакторов в составе передовых АЭС. Упор будут делать на АСММ с безопасным быстрым ядерным реактором  (подразумевают безопасным ядерным реактором такой, который даже теоретически не может расплавиться или сделать выброс радиации, себестоимость электроэнергии будет иметь меньше чем у предшествующих типов реакторов и даже меньше, чем у тепловых станций и т.д. см. NEIMA);

5.     WE совместно с General Atomics (GA) на 1-ом этапе приступила к созданию нового твэла, который поставят на опытную эксплуатацию уже этой весной (2019) на блок №2 АЭС «Байрон». Цель - убрать контакт воды с цирконием (чтобы не было точечной коррозии циркония в центрах парообразования).

6.      WE совместно с GA на 2-ом этапе приступит к созданию плотных таблеток ядерного топлива из силицида урана, и с оболочкой покрытой карбидом кремния. Загрузка этих твэлов в реактор планируется в 2022 году.

7.      Дублирование разработок по п. 5 и п. 6 выполняет компания Framatome (Франц.) отделение, которое расположено на территории США. И за отдельные деньги.

Отдельной строкой, под контролем Правительства и Конгресса США, стоят требования и сроки создания для Минобороны США мобильной АСММ мощностью на 1 - 10 МВт эл. с обязательным использованием шарового твэла и топлива для быстрого газового реактора [1,5, 6].

За последний год активизировались в США работы по созданию реакторов малой мощности - SMR [7, 8]. В начале 2016 года разработчики и потенциальные заказчики SMR создали консорциум SMR Start для продвижения коммерциализации проектов реакторов SMR. В состав консорциума входят частные компании Bechtel, BWX Technologies, Dominion, Duke Energy, Energy Northwest, Fluor, GE Hitachi Nuclear Energy, Holtec, NuScale, Ontario Power, PSEG Nuclear, Southern Nuclear, Tennessee Valley Authority (TVA) и UAMPS. Организация будет представлять компании во взаимодействии с Комиссией США по ядерному регулированию (NRC), Конгрессом и исполнительной властью по вопросам малых реакторов. Промышленный орган США Институт ядерной энергии оказывает содействие в создании консорциума и должен тесно сотрудничать с организацией в разработке политики и приоритетов, связанных с технологией малых реакторов.

 

В части безопасности ядерного реактора

Требование США NRC для расчетной частоты повреждения ядра активной зоны (CDF) составляет 1x10-4, большинство современных АЭС в США имеют CDF около 5x10-5, а АЭС с реакторами поколения (III) примерно в десять раз лучше, чем эти. Цель безопасности МАГАТЭ для будущих установок иметь CDF - 1x10-5. Вычисленная большая частота вероятного выброса радиоактивности, как правило, примерно в десять раз меньше, чем значение CDF. Низкое значение CDF имеют ядерные реакторы с пассивным охлаждением активной зоны, в которой оставляется ядерное топливо, и оно расхолаживается вместе с корзиной активной зоны. Ещё более низкое значение CDF имеют ядерные реакторы, в которых организовано раздельное охлаждение ядерного топлива с остаточным тепловыделением и охлаждение пустой корзины активной зоны. Чрезвычайно высокая ядерная безопасность CDF таких ядерных реакторов обеспечена самой конструкцией активной зоны, которая позволяет быстро вывести из неё твэлы с ядерным топливом, и при этом человеческий фактор абсолютно исключен. По этому принципу создан российский турбо-ядерный модуль, пока единственная в мире разработка. Поэтому же принципу, по-видимому, будут создавать серию ядерных реакторов для будущих субмарин США и космических энергоблоков.          

 

Заключение

Характерный пример можно привести из проекта "Прорыв". Прекрасная идея про реактор естественной безопасности, только к ней приложили старый конструкторский потенциал. В результате разработали станцию, у которой нет основных элементов в виде ТВС и модуля парогенератора, вокруг которых все и строится. В проект "Прорыв" пошли с хорошей теоретической физикой, но к сожалению рядом с великими учеными не оказалось хороших конструкторов, которые на начальной стадии хотя бы согласовали нейтронику, теплогидравлику и материалы с конструкцией ТВС. В результате в тяжелом жидкометаллическом теплоносителе "стоит" пучок стержней из ВВЭР (самим не тошно). Так и хочется вспомнить фильм "Россия молодая", "что вы тут нагородили ни сладу ни ладу". Или еще "день взятия Бастилии впустую прошел". Пора возвращаться на 25 лет назад и начинать сначала.  Молодежь и их учителя этих фильмов не знает.

Похожая ситуация с ВВЭР-1000, АЭС-2006 и ВВЭР-ТОИ. Чем эти проекты отличаются кардинально? Только проектантом - Незнайкой. Оттого вся эта свистопляска в системе аварийного расхолаживания реактора: то два подъема гидроёмкости (ГЕ), то три ГЕ, то опять два ГЕ. Последний писк, а давайте "норма поменяем", МАГАТЭ согласится, и вернем их "вспять", чтобы активную зону не "закупоросить" борной кислотой на выбеге аварии. А новая,  большей мощности, ТВС-2М от главного конструктора из ОКБ, это вообще супер завод по производству циркониевых белил. Помню в союзе, делали и продавали свинцовые белила, блеск был. Затем делали цинковые, титановые, а сейчас продажный бренд - циркониевые белила «Росатом» для покраски, например, заборов в Индии. Последний писк, «белого налета» в первом контуре достаточно? Может быть надо увеличить? Так это мы запросто.

В заключении хочется сказать, что старые технологии РБМК, ВВЭР и БН, разработанные ещё в 50 и 60 годах прошлого века исчерпали себя. Они вышли на полку. Форсировать их и вкладывать в них деньги могут только не умные люди, поскольку нет выгодны. И можно повторить Чернобыль и Фукусима. Даже "папуасы" и "местные аборигены" перестанут с нами расплачиваться сушеными бананами и не разрешат за наши деньги строить на своей территории "современные российские энергоблоки" из прошлого века. Надо прекратить делать и продавать эти паровозы. Пора вспомнить "отцов и дедов", которые не боялись закладывать новые технологии.

 

Ссылки:

[1]. Газета «Страна РОСАТОМ» №4 (372) февраль 2019, «Прорыв» по-американски. Автор Кобяков Константин.

[2]. Скандал века_ американцы научились видеть  наши подводные лодки _ Новые Известия .pdf

[3]. США выдумали новый способ для обнаружения российских подлодок .pdf

[4]. В Минобороны России разгорается очередной скандал. Автор: mcmozvam 30 октября 2018              14:28. Сообщество Политика.

[5]. NEIMA, Law, US, Jan. 14, 2019.

[6]. World Nuclear News /WNN/. Закон США о ядерных инновациях становится законом.

            17 января 2019.

[7]. World Nuclear Association. Малые Ядерные Энергетические Реакторы.  Январь 2019.

[8]. World Nuclear Association. Перспективные Ядерные Энергетические Реакторы. Октябрь 2018.







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

URL этой статьи:
http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=8441