16+
Регистрация
РУС ENG
http://www.eprussia.ru/epr/378/4627932.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 22 (378) ноябрь 2019 года

Высокорисковая Арктика: автономный подход

Арктический регион нуждается в инновационных энергетических решениях в области автономной генерации, которые готовы предложить российские ученые.

Интересный для освоения Арктический регион пока довольно сложно назвать привлекательным для бизнеса. Это объясняется тем, что развитие береговых и шельфовых месторождений связано с высокой капиталоемкостью, суровыми климатическими и географическими условиями и неразвитостью инженерной и транспортной инфраструктур, а также полным отсутствием централизованного энергоснабжения. Именно этот факт предполагает, что регион может быть обеспечен теплом и светом за счет автономной генерации.

Инвесторы и недропользователи говорят, что проекты в этом регионе будут сопровождаться чрезвычайно высокими рисками и, возможно, непредсказуемыми техногенными ситуациями. Но даже те, кто считает Арктику сложной, заинтересованы в ее перспективном и инновационном развитии. И здесь должны внедряться самые современные технологии и проекты, многие из которых были продемонстрированы на 14‑й Международной конференции и выставке по освоению ресурсов нефти и газа Российской Арктики и континентального шельфа стран СНГ (RAO / CIS Offshore 2019).


Гибрид холодных стихий

Учетные ФГБОУ ВО «Казанский государственный энергетический университет» (Н. П. Местников, Э. Г. Нуруллин) предлагают использовать гибридную станцию на основе параллельной работы ветровой, солнечной и дизельной энергетики.

По мнению разработчиков, гибридные станции являются одним из основных технических решений для эффективного пользования топливно-энергетическими ресурсами и электроснабжения объектов малых геологоразведочных экспедиций Арктической части РФ. Гибридные станции типа «ветер + солнце» наиболее целесо­образно внедрять вдоль северного бассейна р. Лена в Якутии и по береговой линии глубиной до 100 км вдоль Охотского моря на территории Хабаровского края и Магаданской области. Для проверки данных полученных путем математического моделирования, была разработана и собрана гибридная станция мощностью 650 Вт типа «ветер + солнце».


Безопаснее урана

Ученые из АО «ОКБМ Африкантов» считают, что для устойчивого промышленного развития и успешного решения социальных вопросов регионов с децентрализованным энергоснабжением необходимы надежные локальные источники электрической и тепловой энергии. Одним из вариантов решения данной задачи является использование атомных электростанций малой мощности (АСММ).

Атомная генерация характеризуется длительным сроком работы без перегрузки топлива, высокой надежностью, подтвержденной многолетней успешной эксплуатацией, маневренностью, безопасностью.

В настоящее время АО «ОКБМ Африкантов» работает над проектами АСММ наземного и плавучего исполнения на базе реакторных установок (РУ) РИТМ-200. Шесть реакторов РУ РИТМ-200 установлены на строящихся универсальных атомных ледоколах (УАЛ) «Арктика», «Сибирь», «Урал». Планируется поставка еще двух комплектов оборудования РУ на четвертый и пятый УАЛ. Разработка проектов АСММ основывается на опыте создания и эксплуатации РУ для ледокольного флота России (ОК-150, ОК-900, ОК-900А, КЛТ-40 и КЛТ-40М). АСММ может быть в наземном и плавучем вариантах исполнения.

Кстати, в России есть реальный опыт создания плавучего энергоблока «Академик Ломоносов» для ПАТЭС в городе Певек Чукотского АО на базе реакторной установки КЛТ 40С, прототипом которой являются реакторные установки действующих ледоколов. В июле 2019 года завершены комплексные швартовные испытания ПЭБ (плавучий энергоблок) в Мурманске. Полученный опыт проектирования и строительства этого энергоблока позволяет определить основные характеристики перспективных, коммерчески успешных плавучих энергоблоков.

Данное направление малой энергетики получило дальнейшее развитие, поэтому разрабатывается эскизный проект АС на базе оптимизированного ПЭБ (ОПЭБ) с реакторной установкой РИТМ-200М.

ОПЭБ разрабатываются в двух вариантах. В исполнении несамоходного судна – аналогичное ПЭБ «Академик Ломоносов» судно стоечного типа с размещенной на нем атомной энергетической установкой. Данный вариант предусматривается для площадок размещения ПАЭС в акваториях, где требуется защита ПЭБ от внешних воздействий гидротехническими сооружениями.

ОПЭБ может быть дооснащен теплофикационной установкой для производства тепла на нужды береговой инфраструктуры, а также опреснительной установкой для удовлетворения потребностей региона размещения в пресной воде.

В качестве альтернативного варианта внешнего энергоснабжения объектов, в том числе шельфовых, ученые предлагают концепцию создания судов обеспечения электроэнергией (СОЭ), которая представляет собой самоходное судно с ядерной энергетической установкой, имеющее системы движения, раскрепления и / или динамического позиционирования, распределения и выдачи электроэнергии потребителю. Такое судно может находиться на достаточном удалении от берега. Судно передает вырабатываемую электроэнергию по подводным кабелям и способно обеспечивать электроэнергией не только береговые сооружения, но и надводные и подводные объекты на удалении до 50 км от судна. Существенные преимущества этого варианта – отсутствие дорогостоящих гидротехнических сооружений, минимизация сооружений на береговой площадке и высокая мобильность. В числе других преимуществ: возможность применения для внешнего энергоснабжения шельфовых объектов в незамерзающих морях, безопасное использование в районах с сейсмической активностью и вероятными цунами. А также использование отработанных судовых технологий атомной энергетики, позволяющее обеспечить высокий уровень безопасности, длительную автономность и необходимую мощность, сократить сроки проектирования и строительства. Применение реакторов РИТМ-200М обеспечит эксплуатацию СОЭ на одной загрузке активной зоны до 10 лет. Быстрое перемещение с одного места базирования на другое направлено на оперативное обслуживание различных объектов, в том числе аварийных.

Ядерная энергетическая установка (ЯЭУ) включает в себя две реакторные установки типа РИТМ-200, две паротурбинные установки, главные генераторы и вспомогательные системы. Оборудование реакторной установки размещено внутри герметичной защитной оболочки. Длительность эксплуатации распредустройства без перегрузок является одной из ключевых характеристик АСММ, определяющих ее экономическую эффективность и конкурентоспособность. В связи с этим важной особенностью является использование инновационной активной зоны увеличенного объема с большим энергоресурсом и низким обогащением.

Выполнение требования по нераспространению ядерных материалов и технологий предусматривает применение более ураноемкого, чем традиционное интерметаллидное топливо, керметного топлива (гранулы диоксида урана, диспергированные в матрице из сплава типа силумин), примененного в активной зоне РУ КЛТ-40С ПЭБ «Академик Ломоносов».

Как отмечают авторы проекта, АСММ на базе РУ типа РИТМ-200 соответствует всем современным мировым требованиям и тенденциям в области безопасности объектов атомной энергетики.

Безопасность обеспечивается несколькими системами: двумя каналами системы электромеханической аварийной остановки РУ активно-пассивного принципа действия; четырьмя каналами активных и пассивных систем расхолаживания реактора, рассчитанными на неограниченное время действия; четырьмя каналами активных и пассивных систем охлаждения активной зоны; комплектом специальных технических средств управления авариями активно-пассивного принципа действия.

Каждый из каналов любой системы безопасности полностью обеспечивает функцию безопасности с учетом принципа единичного отказа. Комплект перечисленных систем безопасности обеспечивает поддержание РУ в безопасном состоянии во всех типах аварий, включая аварии с течью теплоносителя первого контура в условиях полного обесточивания.

Кроме того, воздействие на население при нормальной эксплуатации и проектных авариях не превышает 0,01 % естественного радиационного фона. Так что проживание в зоне планирования защитных мероприятий для людей допустимо.

Специалисты «ОКБМ Африкантов» полагают, что ключевыми достоинствами разработанных вариантов АСММ на базе РУ типа РИТМ-200 для наземных и плавучих атомных электростанций, определяющих их экономическую эффективность и конкурентоспособность, являются повышенная электрическая мощность и длительность эксплуатации без перегрузок топлива.

Основное оборудование имеет действующие прототипы и может выпускаться оте­чественными предприятиями. При этом использование проектных материалов близких прототипов, наличие производственных мощностей с отлаженной кооперацией предприятий – изготовителей оборудования, использование унифицированного оборудования позволит минимизировать сроки, стоимость проектирования и строительства АСММ, а также снизить стоимость эксплуатации атомной станции.


Распределенные источники энергии, Инновации, Автономное энергоснабжение, Возобновляемые источники энергии (ВИЭ)