Гигантомания в атомной энергетике – плюсы и минусы

В Рф и в мировом сообществе долгое время прослеживалось устойчивое мнение, что в атомной энергетике нужны только блоки-гиганты в 1000 и более МегаВт. Однако, вопрос оптимальной единичной мощности энергоблока до конца еще никем не исследован. Программа развития атомной энергетики в Рф базируется на блоках единичной мощности более 1000 МегаВт, но есть и высказывания С.В. Кириенко еще в 2006 г., например, что «мы должны соответствовать требованиям, которые будут нам предъявлять с точки зрения коммерческой окупаемости А.Э.С, решения проблемы ОЯТ и РАО, а также включения в зону интересов новых стран, которые не готовы по своей инфраструктуре к приему крупномасштабных объектов атомной энергетики…Основной набор заказов, который нам начинают предъявлять страны, только начинающие развитие атомной энергетики – это ряд энергоблоков от 50 до 300 МегаВт, в лучшем случае 600 МВт»[9].

А каковы мировые тенденции в этом вопросе? Их можно проследить по рисунку 1.

Рис. 1 Факторы повышения и снижения единичной мощности энергоблока АЭС

 
На повышение и снижение единичной мощности энергоблока влияют разные факторы. Если экономический фактор, работа в базовом режиме и фактор лицензирования ведут к повышению единичной мощности, то модульность, серийность, унификация, проектное финансирование и требования энергосети наоборот требуют уменьшения единичной мощности. По всей видимости, существует некая оптимальная мощность, которая может удовлетворять всем этим требованиям на уровне 300-600 МВт. В последнее время в печати часто появляются сообщения о новых проектах малой и средней мощности, например, проекты NuScale на 45 МВт, Hyperion на 27 МВт, фирмы Babcock&Wilcox (mPower) на 125 МВт. Многие проекты построены по модульному принципу, когда требуемый кластер мощности набирается из стандартных модулей. Дизайн систем безопасности для mPower выполнен фирмой Burns&Roe, которая была автором концепции безопасности АР600 (затем АР1000) совместно с Westihghouse. Сама фирма Westinghouse продала лицензию на АР1000 в Китае, из чего можно сделать вывод, что сам проект уже исчерпал все резервы инновационности. Если посмотреть на рис. 2, то основные силы фирма сосредоточила на разработках энергоблоков малой и средней мощности 10-400МВт электрических.

Рис. 2 Перспективные проекты фирмы Westinghouse

Для действующих концепций АЭС, как построенных, так и находящихся в стадии проектирования и строительства, укрепилось убеждение, что стоимость блока на единицу установленной мощности падает с увеличением единичной мощности блока. Это действительно верно для существующих концептуальных проектов АЭС, которые имеют в своем составе 3 или 4 системы безопасности, которые в свою очередь требуют 3 или 4 дизель-электростанций, имеют индивидуальные обеспечивающие системы нормальной эксплуатации и т.д. Стоимость обеспечивающих систем с ростом мощности растет незначительно, что приводит в конечном итоге к удешевлению стоимости единицы установленной мощности и, как следствие, к удешевлению стоимости единицы произведенной энергии. Исходя из этого принципа многие страны, такие как Франция, Россия постоянно наращивали единичные мощности блока. Например, Франция построила блоки АЭС 900МВт, затем 1300МВт, 1400МВт, AREVA строит блок мощностью 1600МВт в Финляндии, Россия построила ВВЭР-440 и ВВЭР-1000, проектировала АЭС с ВВЭР-1500МВт, предполагает запустить в серию блок с ВВЭР-1200. А есть ли предел такому наращиванию единичной мощности без изменения принципов и концептуальных подходов? По сути, все новые блоки основываются на концептуальных подходах семидесятых годов прошлого века, и механистическое наращивание единичной мощности может привести к печальным последствиям.Повышение единичной мощности повышает и требования к устойчивой работе блока. Если от отказа копеечной детали сработает аварийная защита (АЗ) на блоке в 1500 МВт или 440МВт мы получим различные потери от простоя. Все экономисты считают только прямые затраты на сооружение АЭС, и в этом случае блоки-гиганты явно выглядят в выигрыше. Однако, если учесть затраты и доходы на протяжении всего жизненного цикла АЭС, то, возможно, существует некий оптимальный уровень единичной мощности блока. Если посмотреть структуру тепловых электростанций в России на 2001 год (а к сегодняшнему дню она не сильно изменилась), то максимальное количество приходится на турбины в 200 и 300 МВт (76 и 77 единиц соответственно [10]). Это означает, что все вспомогательное и обслуживающее оборудование для энергоблоков в 200-300МВт, инфраструктура сетей досконально разработаны, изучены и освоены нашей промышленностью. Так может быть золотая середина и находится на уровне 300-400 МВт?На сегодняшний день господствует концепция строительства энергоблока, как законченной единицы АЭС. Общих для всей АЭС обеспечивающих систем нормальной эксплуатации единицы. В результате, при таком подходе блоки-гиганты естественно выглядят предпочтительнее. Но кто мешает пересмотреть подходы и минимизировать простаивающее в процессе эксплуатации оборудование, тиражируемое на каждый энергоблок? На каждом энергоблоке перегрузочная машина работает не более 1 месяца в год, причем прослеживается тенденция к сокращению этого срока с целью повышения КИУМ. Может быть выгоднее спроектировать общую для АЭС мобильную перегрузочную машину? Мостовой кран внутри контайнмента может работать только в период монтажных работ или перегрузки и ремонтных работ, которые довольно редки. Конечно, пересмотр подобных подходов требует коренной переработки проектов, и по этому пути пошли многие инновационные фирмы. Но если говорить о возможности блоков малой мощности конкурировать по экономичности с блоками-гигантами, то потребуются новые подходы к концепциям таких блоков. Подобное исследование провели в работе [14] для проекта IRIS (международный проект интегрального легко-водного реактора мощностью 335 МВт под руководством фирмы Westinghouse), где они попытались определить общие для нескольких энергоблоков технологические системы нормальной эксплуатации. Системы безопасности должны быть индивидуальными для каждого энергоблока, но все вспомогательные системы нормальной эксплуатации могут быть либо для всей АЭС, либо для группы блоков малой мощности. В этом случае экономичность блоков малой мощности может стать предпочтительнее, если считать стоимость жизненного цикла целиком. Их легче запустить в серию и сроки строительства могут быть сокращены по сравнению со сроками строительства блоков-гигантов вдвое. Уже сегодня запаздывание графика сооружения блока Олкилуото-3  1600 МВт в Финляндии составляет 3 года (запуск ожидается в 2013 году), что приводит к потерям 2,6 млрд. евро при первоначальной стоимости 3 млрд. евро, то есть почти удвоение стоимости сооружения. За это время возможно строительство шести блоков в 300 МВт с использованием концепции монтажа на заводе-изготовителе, изложенной в [12], но при этом важно понять, что к моменту пуска следующего энергоблока предыдущие уже приносят доход и интегральная стоимость сооружения равноценной мощности из нескольких энергоблоков малой и средней мощности может быть ниже.

Еще записи на эту же тему:



Страницы: 1 2 3

2 коммент. к “Гигантомания в атомной энергетике – плюсы и минусы”

  • Flint13 | 17 Декабрь, 2011, 1:20

    Модератору -уберите синий фон ничего не видно…

  • admin | 20 Декабрь, 2011, 19:38

    поправили. спсб за замечание

Оставить комментарий (Зарегистрируйтесь и пишите коментарии без CAPTCHи !)

 
© 2008-2017 EnergyFuture.RU Профессионально об энергетике. All rights reserved. Перепечатка материалов разрешается при условии установки активной гиперссылки на EnergyFuture.RU.