КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 22-79-10211

НазваниеПовышение безопасности АЭС с ВВЭР поколения III+ на основе многофункционального аварийного резервирования собственных нужд

Руководитель Юрин Валерий Евгеньевич, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." , Саратовская обл

Конкурс №71 - Конкурс 2022 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-504 - Ядерная и радиационная безопасность, радиоэкология

Ключевые слова атомная электростанция, резервирование собственных нужд АЭС, остаточное тепловыделение активной зоны реактора, дополнительная маломощная паровая турбина, автономный водородный энергокомплекс, системный анализ, камера сгорания, электролиз

Код ГРНТИ44.33.29

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Экологически чистая атомная энергетика является решением многих проблем человечества: обеспечение энергией на многие десятилетия, снижение вредных выбросов в атмосферу, образующихся в результате сжигания органического топлива, электроснабжение и отопление отдаленных районов, вплоть до освоения космоса при необходимом развитии имеющихся технологий. Однако все преимущества “мирного атома” сводятся на нет при возникновении крупных аварийных ситуаций. Произошедшая в 2011 г. крупная радиационная авария на АЭС Фукусима-1 подтверждает актуальность проблемы безопасности атомных станций и в настоящее время. Согласно “Основам государственной политики в области обеспечения ядерной и радиационной безопасности Российской Федерации на период до 2025 года и дальнейшую перспективу”, утверждённым Указом Президента Российской Федерации от 13 октября 2018 г. № 585: “Ядерная и радиационная безопасность является одной из важнейших составляющих национальной безопасности Российской Федерации”. На действующих АЭС аварийное электроснабжение собственных нужд в условиях обесточивания производится посредством дизель-генераторов. Крайне редкое использование резервных агрегатов в аварийных ситуациях требует весомых затрат на поддержание их в рабочем состоянии. Быстрые запуск и нагружение отрицательно сказываются на надёжности дизель-генераторов. Экспериментальное исследование причин незапуска дизель-генераторов на атомных станциях и анализ статистики действующих АЭС, проведённые учёными США и Канады, показали, что процент незапуска может достигать 4%, что значительно выше заявляемых паспортных данных для этих агрегатов. Ещё одним отрицательным фактором является то, что на первом этапе аварийного расхолаживания пар, генерируемый в парогенераторах станции, выбрасывается в атмосферу. На следующем этапе повышения безопасности атомных станций были разработаны и введены в эксплуатацию на ряде энергоблоков системы пассивного отвода тепловыделения (СПОТ). Они позволяют расхолаживать реактор, отводя тепло в атмосферу через специальные воздушные или водяные теплообменные установки без использования внешних источников энергии благодаря явлению естественной циркуляции. Однако это привело к значительному росту капитальных вложений в АЭС и затрат на поддержание СПОТ в рабочем состоянии, что отрицательно влияет на экономическую эффективность и как следствие конкурентоспособность отечественных АЭС на рынке энергосбыта. К негативным факторам СПОТ также относится зависимость эффективности таких систем от погодных условий. Еще одной актуальной проблемой атомной энергетики является то, что согласно Энергетической стратегии РФ до 2035 г. должно быть обеспечено участие атомных электростанций нового поколения в регулировании неравномерности суточных графиков электрической нагрузки. Это разумное последствие увеличения доли АЭС в Единой энергосистеме РФ. Однако, это также приведет к значительному снижению конкурентоспособности АЭС на энергетическом рынке ввиду экономически необходимой работы атомных станций с максимальным коэффициентом использования установленной мощности по причине значительных капиталовложений при низкой цене на ядерное топливо. Новым направлением повышения безопасности АЭС может стать резервирование собственных нужд на основе постояннодействующих многофункциональных установок. В ситуациях с полным обесточиванием АЭС энергия остаточного тепловыделения активной зоны может быть использована для генерации пара, который может быть использован для привода маломощной дополнительной паровой турбины (ПТУ), работающей на электроснабжение собственных нужд станции. Задачами настоящего проекта являются исследование возможности применения способа полезного использования энергии остаточного тепловыделения на реакторах поколения III+ (проекты АЭС-2006 и ВВЭР-ТОИ) на основе изучения свойств и параметров естественной циркуляции теплоносителя при выключенных главных циркуляционных насосов, а так же формирование рекомендаций по характеристикам и расположению дополнительной многофункциональной паровой турбины. В качестве источника пара для обеспечения постоянной работы дополнительной ПТУ в штатном режиме эксплуатации АЭС, в проекте будет исследован вариант с установкой автономного водородного энергокомплекса, позволяющего с использованием электролиза производить и запасать водород и кислород во внепиковые часы нагрузки, которые могут сжигаться для получения дополнительного пара в часы повышенной нагрузки, при этом в остальное время дополнительная турбина может работать за счет отбора незначительного количества пара из парогенераторов АЭС. Еще одной задачей проекта является определение характеристик и расположения элементов водородного энергокомплекса с учетом теплогидравлических потерь и взрыво-, пожаробезопасности. На основе сформированного состава оборудования многофункциональной системы резервирования будет проведён экономический анализ ее функционирования как альтернативы дорогостоящим теплообменникам СПОТ и как дополнения к современным системам безопасности.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---