СУДОСТРОЕНИЕ З'ЗООО
ПАТЭС - ВЫСОКОЭФФЕКТИВНАЯ ОБЛАСТЬ ДВОЙНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ СУДОВОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ
Э. Л. Петров, канд. техн. наук (ГНЦ ЦНИИ им. академика А. Н. КрЫЛОВа) УДК 621.311.25:421.039)(02Д)
Идея размещения атомной электростанции в подземном пространстве с целью снижения риска радиоактивного загрязнения окружающей среды в случае аварии реактора появилась задолго до уроков Чернобыля, в 50-е годы.
Несколько атомных электростанций (АЭС) различной тепловой мощности было успешно сооружено в горизонтальных штольнях горных массивов, при этом удачно использованы ландшафтные особенности местности. В дальнейшем, особенно в 70—80-е годы, неоднократно делались попытки разработать коммерческие проекты подземных АЭС различного типа для равнинных условий с блоками малой и большой единичной мощности [ 1 ], при этом было показано, что возрастающие на 30—40% первоначальные капитальные вложения для подземных АЭС по сравнению с наземным размещением блоков типа ВВЭР-1000 и АСТ-500 в последующем полностью компенсируются благодаря экономии средств, необходимых на их вывод из эксплуатации, консервацию и захоронение [2].
Известные экологические преимущества атомной энергетики, свойственные нормативным условиям эксплуатации многих сотен блоков большой единичной мощности, с одной стороны, и интенсивное сокращение строительства кораблей с атомными энергетическими установками, начавшееся с конца 80-х годов, с другой стороны, стали побудителями поиска путей высокоэффективного применения оборудования судового атомного машиностроения и приборостроения в составе станций коммерческого назначения. Такие усилия практически затронули все известные типы атомных станций малой мощности, в том числе и подземные атомные теплоэлектростанции (ПАТЭС) на базе судостроительных технологий [3—8]. К этому периоду относятся предложения, в частности ЦНИИ им. академика А. Н. Крылова [9— 1 3], опирающиеся на серийно освоенный корабельный водо-водяной реактор. Именно оборудование энергетических установок с водо-водяными реакторами могло бы стать предметом международной кооперации при строительстве и обслуживании подобных станций на побережье и на островных территориях, принимая во внимание, что на атомных кораблях за рубежом также приме-
няются только водо-водяные реакторы и освоены технологии их обслуживания.
Предложения ЦНИИ им. академика А. Н. Крылова прорабатывались, как правило, до уровня, позволяющего получить не только технические и эксплуатационные характеристики станций, но и, что наиболее важно, выйти на коммерческие показатели в рамках требований рыночной экономики для конкретных районов их размещения. Очевидно, что лишь показатели коммерческой эффективности могут служить критериями для сопоставления конкурирующих энергопроизводств и выбора оптимального решения по реализации того или иного проекта. В этом плане характерен интерес к ПАТЭС, проявленный администрациями Мурманской, Ленинградской и Белгородской областей, Приморского края, а также на Украине и в Белоруссии.
Основное внимание в разработках института было направлено на существенное снижение первоначальных капитальных вложений при строительстве ПАТЭС, поскольку считалось аксиомой, что с уменьшением мощности блока его удельные экономические показатели ухудшаются, а конкурентоспособность падает. Эту тенденцию подтверждают многие ранее выполненные проработки станций малой мощности [1 4], те же результаты получены для проектов современных плавающих станций на базе атомных блоков ледокольного типа.
ЦНИИ им. академика А. Н. Крылова, исследуя проблему ПАТЭС как коммерческого предприятия, четко выделил систему приоритетных положений. Прокомментируем эти положения.
1. Ни при каких условиях не должна быть нарушена концепция подземного укрытия радиационно опасных элементов ПАТЭС (реакторные установки, хранилища отработавшего ядерного топлива, радиоактивных отходов и т. п.) от угрозы разрушения при любых внешних природных, техногенных и антропогенных воздействиях, а любая внутренняя авария на радиационно опасных элементах ПАТЭС должна быть локализована хотя бы одним конструктивно прочным и герметичным барьером, препятствующим эмиссии радиоактивных веществ в окружающую среду.
4 Судостроение № 3, 2000 г.
СУДОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ
СУДОСТРО£НИЕ 3'2000
ПАТЭС может быть размещена в местности с любой плотностью населения, даже у городской черты, без риска эвакуации людей по причине радиационной опасности. Такое качество ПАТЭС гарантирует радиационную безопасность населения при форс-мажорных обстоятельствах, благодаря чему может быть обеспечена общественная поддержка проекта. Подземное размещение ПАТЭС позволяет сохранить поверхность земли пригородных территорий для иных объектов хозяйственной деятельности; резко сокращаются протяженность линий электропередачи и теплотрасс, площади просек для их прокладки. Эксплуатационный персонал ПАТЭС может быть размещен непосредственно в обслуживаемом ПАТЭС населенном пункте с готовой инфраструктурой, в связи с чем отпадает необходимость строительства специального города-спутника наподобие городов Сосновый бор, Курчатов, Заречный, Полярные зори. Снижаются размеры обязательных страховых отчислений, сокращаются затраты на плановые эва-комероприятия.
2. Технология сооружения ПАТЭС должна опираться на преимущества сжатых сроков (до трех лет) изготовления под ключ энергомодулей на существующих судостроительных предприятиях, на компактности и транспортабельности конструкций, которая должна обеспечиваться реально доступными морскими транспортными средствами.
Установлено что только цикл изготовления серийных энергомодулей на специализированном предприятии и их доставка определяют сроки сдачи ПАТЭС в эксплуатацию. Показано, что по-прежнему целесообразно учитывать ландшафтные особенности при выборе месторасположения ПАТЭС, в частности, горные массивы, выходящие к морскому побережью. Проходка и обустройство подземного пространства (технологии метростроя или шахтно-тоннельного строительства) не являются критическими по срокам сдачи ПАТЭС в эксплуатацию. Таким образом, ПАТЭС при надлежащем финансировании работ может быть возведена за 3,5— 4 года, что позволяет сократить сроки обслуживания кредитов и повысить интерес инвесторов к технологии ПАТЭС по сравнению
с АЭС традиционного типа. Серийное изготовление и регулярная поставка энергомодулей к местам их эксплуатации обеспечат устойчивую занятость в отрасли — не менее 1 00 тыс. рабочих мест.
3. ПАТЭС должна обладать высокими потребительскими качествами в данном регионе, поэтому станция должна быть многомодульной и гарантированно обеспечивать потребителей не только электроэнергией, но и товарным теплом.
Децентрализация энергоисточника решает проблему устойчивой теплофикации и горячего водоснабжения, отвлекающих значительные энергоресурсы в любом регионе России. Выработка двух продуктов (электрической и тепловой энергии) повышает тепловую эффективность ПАТЭС практически вдвое. Дальнейший рост эффективности (до 90—95%) связан с осуществлением глубокой утилизации низкопотенциального тепла в технологиях защищенного грунта, что в экологическом отношении является предпочтительным направлением использования ПАТЭС как теплового источника.
Помимо энергетических услуг, ПАТЭС способна решить в регионе и иные потребительские задачи: радиационную стерилизацию продуктов питания, гигиенических и иных материалов, а также коммунально-быто-вых стоков; производство водорода, кислорода, пресной воды и т. д.
Капитальный ремонт оборудования энергомодулей нескольких ПАТЭС должен проводиться централизованно в цехах судоремонтного завода, при этом отпадает необходимость строительства ремонтных цехов на самих площадках ПАТЭС и потребность в занятом на этих работах персонале.
К эксплуатации собственно ПАТЭС могут быть привлечены кадры демобилизованных специалистов из рядов ВМФ; на базе ПАТЭС может быть развернута и профессиональная подготовка специалистов из местного населения, обеспечена их занятость.
4. Технология снятия ПАТЭС с эксплуатации должна ограничиваться оперативным замещением выработавших свой срок энергомодулей новыми, опираться на возможности существующих судоремонтных предприятий и реально доступные морские транспортные средства.
Очень важно подчеркнуть, что технология ПАТЭС нацелена на возможность извлечения из подземного пространства станции и вывоз в специальный пункт хранения всех радиоактивных компонентов без разрушения строительных конструкций. Радиоактивные узлы извлекаются на поверхность только в твердом законсервированном состоянии. Оперативное замещение энергомодулей новыми либо капитально отремонтированными обеспечивает многократное использование одних и тех же штолен, что резко уменьшает затраты на процедуру снятия с эксплуатации и замещения в сравнении с традиционными блоками АЭС.
С появлением конкурентоспособных коммерческих показателей стадия оценки перспектив сооружения ПАТЭС на основе судостроительных технологий [ 15—21 ] трансформировалась сегодня в конкретные высокоэффективные проекты, которые вправе стать приоритетным направлением отрасли судового атомного машиностроения и приборостроения.
Литература
1. Котенко Е. А. Создание подземных атомных станций. ЦНИИ атоминформ. М., 1996.
2. Подземные атомные станции — анализ безопасности, консервация и технико-экономические показатели строительства/Н. Н. Мельников, В. В. Гущин, В. П. Конухин, В. А. Наумов. Апатиты: Кольский научный центр РАН, 1989.
3. Роль судостроительных технологий в решении проблем безопасности и конкурентоспособности подземных атомных станций тепло-электроснабжения (ПАТЭС «Утро») для Приморского края/Н. П. Ваучский, В. В. Вой-тецкий, И. В. Горынин и др.//Труды Международной конференции «Роль атомной энергетики в решении региональных экономических и экологических проблем». Владивосток, 1994.
4. Экологически чистое и безопасное энергоснабжение региону С.-Петербурга/Т. С. Ди-дейкин, В. Д. Ислямов, Э. Л. Петров и др.//Труды III НТК Ядерного общества. М., 1992.
5. Лошин В. М., Петров Э. Л., Спасский И. Д. Концепция экологически чистог
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.