Фото: © tvel.ru. На Машиностроительном заводе в Московской области (АО «МСЗ»; предприятие Топливной компании Росатома «ТВЭЛ») изготовили первую опытную тепловыделяющую сборку с ядерным топливом для реактора РИТМ-200Н, который будет установлен в первой в мире наземной атомной станции малой мощности (АСММ) в Усть-Янском районе Республики Саха (Якутия).  Строительство АСММ позволит преодолеть основные инфраструктурные ограничения запуска перспективных коммерческих проектов на территории Северо-Якутской арктической зоны и обеспечит стабильность энергоснабжения и цен на электрическую энергию. Электрическая мощность станции составит не менее 55 МВт, срок службы незаменяемого оборудования — до 60 лет. В основе проекта сооружения АСММ в Якутии — референтная технология Росатома с реакторами РИТМ-200, спроектированными с учетом многолетнего опыта эксплуатации малых реакторов на судах российского атомного ледокольного флота.

21 октября 2020 года флагманский ледокол нового поколения «Арктика» с такими реакторами вошел в состав атомного флота, он уже работает на трассах Северного морского пути. Еще четыре установки «РИТМ-200» будут установлены на строящихся ледоколах проекта 22220.

Координацию и финансирование работ в рамках инвестиционного проекта «Разработка активной зоны для реакторной установки РИТМ-200 атомной станции малой мощности» осуществляет АО «ТВЭЛ». За реализацию проекта АСММ в Республике Саха (Якутия) отвечает АО РАОС.

Строительство АСММ в Якутии будет завершено в 2028 году, АО «МСЗ» приступит к изготовлению головных ТВС для неё в 2025 году, а изготовление активной зоны запланировано на 2026 год. Перед постановкой на серийное производство опытная топливная кассета, изготовленная в АО «МСЗ», а также макеты топлива РИТМ-200Н пройдут комплекс необходимых дореакторных испытаний.

Атомные станции малой мощности (АСММ) — одно из перспективных направлений деятельности Госкорпорации «Росатом». АСММ предназначены для удалённых районов с неразвитой сетевой инфраструктурой, в которых нецелесообразно сооружение более мощных АЭС. Станции малой мощности имеют целый ряд очевидных преимуществ, связанных непосредственно с энергетической составляющей. В их числе — обеспечение энергонезависимости труднодоступных территорий, а также экологически чистое, безуглеродное производство энергии.

Реактор РИТМ-200

Технический проект атомохода проекта 22220 разработан ЦКБ «Айсберг» в 2009 году. Корабль был задуман как универсальный с возможностью использования как на глубокой воде, так и в руслах рек, тем самым замещая собой сразу два ледокола классов «Арктика» и «Таймыр» соответственно. Двухосадочность судна достигается за счет балластных цистерн: для работы в качестве тяжёлого ледокола в цистерны набирают воду, и судно увеличивает свою осадку на два метра, а для работы в устье реки балластную воду сливают, судно подвсплывает и работает как мелкосидящий ледокол.

Техзадание на ледокол предусматривало, что корабль непрерывным ходом на полной мощности на глубокой воде должен преодолевать со скоростью 1,5-2 узла сплошной ровный припайный лед с предельной толщиной 2,8 м. Заявленные высокие потребительские качества универсального атомного ледокола (УАЛ) потребовали создания новой ядерной энергетической установки (ЯЭУ), которой стала установка РИТМ-200, разработанная ОКБМ Африкантов.

Реакторная установка (РУ) «РИТМ-200» мощностью 175 МВт – принципиально новый шаг в развитии ледокольного флота. РУ имеет уникальную энергоэффективную интегральную компоновку, которая обеспечивает размещение основного оборудования непосредственно внутри корпуса парогенерирующего блока. Это позволяет отнести реактор РИТМ-200 к 3-му поколению реакторных установок гражданского судового класса. В отличие от 2-го поколения реакторных установок (ОК-900 и КЛТ-40) в 3-м поколении осуществлен переход от блочной компоновки к интегральной.

Новые инженерные решения позволили реализовать заложенные в техзадании жесткие ограничения по массогабаритным характеристикам. Благодаря интегральной компоновке реактор РИТМ-200 получился в два раза легче, в полтора раза компактнее и на 25 МВт мощнее реакторных установок КЛТ-40. Вес реактора составляет 147,5 тонн, высота – 7,3 метра, диаметр – 3,3 м.

Парогенерирующий блок надёжно работает при воздействии бортовой качки корабля с амплитудой колебаний ±45º и килевой качки с амплитудой ±15º, а также при длительном крене до 30º.

Атомная энергетическая установка РИТМ-200 способна обеспечить более экономичную эксплуатацию нового атомного ледокола по сравнению с действующими при повышенной надежности и безопасности. Совершенствование РУ шло по следующим направлениям:

• уменьшение состава оборудования и его массогабаритных характеристик;
• повышение маневренности;
• увеличение ресурса оборудования;
• снижение собственного энергопотребления.

В РУ РИТМ-200 размещение основного циркуляционного тракта теплоносителя первого контура с активной зоной и парогенераторами в интегрированном корпусе привело к уменьшению количества корпусов оборудования, находящихся под давлением, а также исключило замыкающие сварные швы между ними, в результате чего повысились технологичность корпуса, сократились сроки и стоимость его изготовления. Пониженное гидравлическое сопротивление контура циркуляции привело к снижению максимальной мощности циркуляционного насоса первого контура (ЦНПК) и обеспечило высокий уровень естественной циркуляции. Кроме того, интегральное исполнение парогенераторного блока (ПГБ) позволило разместить в нем активную зону достаточно больших размеров, а снижение флюенса нейтронов за счет увеличения диаметра корпуса реактора дало прибавление ресурса работы реактора. Проектный срок эксплуатации РИТМ-200 составляет 40 лет

В реакторе размещена активная зона кассетного типа, содержащая 199 тепловыделяющих сборок с металлокерамическим топливом из обогащённого до 20 % урана-235. В качестве материала оболочки тепловыделяющих элементов применен хромоникелевый сплав, обладающий более высокой коррозионной стойкостью и устойчивостью к нарушению водно-химического режима, чем традиционный циркониевый сплав. Срок эксплуатации активной зоны – 7 лет.

В парогенераторном блоке принята коллекторная схема с принудительной циркуляцией теплоносителя при нормальной работе и естественной его циркуляцией при аварийном расхолаживании. Коллекторная схема позволяет повысить живучесть ПГБ при отказах парогенератора и ЦНПК, так как исключается недостаток петлевой схемы – необходимость отключения исправного оборудования, расположенного в одной петле с неисправным. В реакторной установке применен высокоэффективный прямотрубный парогенератор, удельная паропроизводительность которого практически вдвое выше эксплуатирующихся змеевиковых.

Расположение РУ предусмотрено в индивидуальных защитных оболочках из стали, воды и бетона, полностью разделенных физически и пространственно. Расчетная дозовая нагрузка на экипаж атомного ледокола при нормальной работе и проектных авариях не превышает 0,01 % природного фона. Доза облучения даже при запроектной аварии с тяжёлым повреждением активной зоны ниже значений, при которых требуется реализация защитных мероприятий.

Безопасность РУ РИТМ-200 базируется на следующих принципах: высокая теплоаккумулирующая способность ПГБ интегрального типа, обеспечение уровня естественной циркуляции теплоносителя первого контура, достаточного для работы установки на мощности до 30 % номинальной и надежного расхолаживания реактора, минимальная протяженность трубопроводов первого контура, применение ограничителей истечения в малых патрубках. Для ограничения неблагоприятного влияния отказов внешних систем и источников энергии, а также ошибок персонала в проекте используются устройства и системы пассивного принципа действия, функционирующие на основе естественных процессов, не требующих энергии извне. Так, для обеспечения высокого уровня безопасности при множественных отказах в аппаратуре управления и бездействии персонала в проекте применены устройства, срабатывающие от непосредственного действия давления первого контура и осуществляющие сброс аварийной защиты, а также перевод реакторной установки в режим расхолаживания с помощью пассивных каналов.

Головной ледокол проекта 22220, получивший название «Арктика», был заложен 5 ноября 2013 года на стапеле «А» Балтийского завода. Его длина составляет 173,3 метра, ширина 34 метра, осадка по конструктивной ватерлинии 10,5 метра, минимальная рабочая осадка 8,55 метра. Водоизмещение корабля – 33,54 тысяч тонн.

Архитектурно-конструктивный тип ледокола: трехпалубный, с удлинённым баком, избыточным надводным бортом, многоярусной надстройкой и расположением отсеков энергетической установки по длине корпуса. В составе главной энергетической установки предусмотрены две реакторные установки, паротурбинная установка с двумя главными турбогенераторами, три гребных электродвигателя, работающих на гребные винты фиксированного шага.

Атомоход проекта 22220 является самым большим и мощным в мире, а за счет увеличенной ширины (34 м вместо 30 м на атомоходах типа «Арктика») способен один проводить в Арктике танкеры водоизмещением до 100 тыс. тонн.

Первый атомный ледокол нового поколения «Арктика» был спущен на воду 16 июня 2016 года. Этим же месяцем первая энергетическая установка с двумя реакторами для головного ледокола ЛК-60Я, изготовленными на заводе «ЗиО-Подольск», доставлена на строительную площадку ледокола.

Помимо головного ледокола «Арктика» Балтийский завод строит еще два серийных ледокола проекта 22220 – «Сибирь» и «Урал». Спуск на воду атомохода «Сибирь» состоялся 22 сентября 2017 года.

Справка:

Машиностроительный завод (АО «МСЗ»; г. Электросталь) — один из крупнейших в мире производителей топлива для атомных электростанций. Завод производит ТВС для реакторов ВВЭР-440, ВВЭР-1000, РБМК-1000, БН-600,800, ВК-50, ЭГП-6, порошки и топливные таблетки для поставок иностранным заказчикам. Также выпускает ядерное топливо для исследовательских реакторов. Входит в состав Топливной компании «ТВЭЛ» Госкорпорации «Росатом».www.elemash.ru

Топливная компания Росатома «ТВЭЛ» (Топливный дивизион Госкорпорации «Росатом») включает предприятия по фабрикации ядерного топлива, конверсии и обогащению урана, производству газовых центрифуг, а также научно-исследовательские и конструкторские организации.

В этом году компания отмечает свой юбилей — 25 лет. Созданная в 1996 году, сегодня компания является одним из крупнейших поставщиков топлива для мировой атомной энергетики, продолжает укреплять позиции, воплощая новые производственные проекты. За всю историю ТВЭЛ со стороны заказчиков не было ни одной рекламации на качество продукции. Являясь единственным поставщиком ядерного топлива для российских АЭС, ТВЭЛ обеспечивает топливом в общей сложности 75 энергетических реакторов в 15 государствах, исследовательские реакторы в девяти странах мира, а также транспортные реакторы российского атомного флота. Каждый шестой энергетический реактор в мире работает на топливе ТВЭЛ.

Топливный дивизион Росатома является крупнейшим в мире производителем обогащенного урана, а также лидером глобального рынка стабильных изотопов. В Топливном дивизионе активно развиваются новые бизнесы в области химии, металлургии, технологий накопления энергии, 3D-печати, цифровых продуктов, а также вывода из эксплуатации ядерных объектов. В контуре Топливной компании ТВЭЛ созданы отраслевые интеграторы Росатома по аддитивным технологиям и системам накопления электроэнергии.

Источники: https://sdelanounas.ru/, http://www.biblioatom.ru/

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!