Атомная энергетика России в изменяющемся мире В Г

Атомная энергетика России в изменяющемся мире В. Г. Асмолов Седьмая Международная Научно-Техническая Конференция (МНТК-2010) Москва, 26 – 27 мая 2010 г. 1

АЭС России, находящиеся в режиме промышленной эксплуатации 10 АЭС, 32 блока, Nуст. =24242 МВт 2

Выработка электроэнергии на АЭС России 3

КИУМ на АЭС России 4

КИУМ АЭС России за 2009 год 5

Выполнение баланса ФСТ по выработке электроэнергии на АЭС России в 2009 году (% и млн. к. Вт. ч) 6

Динамика происшествий в работе АЭС России 7

Динамика происшествий в работе АЭС России с автоматическим срабатыванием АЗ РУ 8

Выбросы ИРГ на АЭС в 2009 году (% от ДВ) Установлены новые значения допустимого выброса (СП АС-99) Данные 2009 года по оперативной информации 9

Коллективные дозы облучения на АЭС по типам реакторных установок (чел. Зв/блок) 10

Основные итоги 2009 года ►Обеспечена безопасная эксплуатация энергоблоков АЭС ►Достигнута максимальная выработка электроэнергии – 163, 3 млрд. к. Вт. ч (100, 6% к балансу ФСТ) ►Достигнута максимальная мощность генерации – 22 700 МВт ►Достигнут КИУМ – 80, 2% (в 2008 г. – 79, 5%) ►Достигнут Кгот – 83, 6% (в 2008 г. – 82, 2%) 11

Производственная программа на 2010 год Планируемая выработка по балансу ФСТ - 169, 2 млрд к. Вт. ч КИУМ - 81, 3 % 12

Увеличение выработки электроэнергии на действующих энергоблоках АЭС осуществляется за счет реализации мероприятий по следующим направлениям: ► Повышение надежности; ► Повышение КПД блоков АЭС; ► Повышение тепловой мощности; ► Сокращение сроков капитальных и средних ремонтов; ► Повышение тепловой эффективности тепломеханического оборудования; ► Продление сроков эксплуатации блоков АЭС. 13

План комплексной поэтапной модернизации энергоблоков с ВВЭР-1000 Реактор ►Уменьшение консерватизма в определении проектных и эксплуатационных пределов. ►Снижение удельного линейного энерговыделения в твэле за счет аксиального, радиального профилирования. Парогенератор Турбина Генератор ►Модернизация системы сепарации пара. ►Модернизация проточной части и оптимизация тепловой схемы. ►Модернизация для снятия максимальной электрической мощности. ►Оценка возможности повышения давления в ПГ. ►Оценка возможности замены ПГ на более эффективный. ►Усовершенствова ние системы регенерации питательной воды для повышения КПД. ►Оценка возможности замены генератора. ►Модернизация ТВС. 14

Уменьшение консерватизма при оценке допустимой мощности для ВВЭР-1000 Параметр 1. Kr - неравномерность в мощности твэла Величина на текущий момент 1, 52 Уменьшение Пути уменьшения консерватизма а 1, 48 Оптимизация топливных загрузок 115 Снижение консерватизма при анализе аварий 1, 11 Обеспечение общей 95% вероятности не нарушения предела доп 2. 3. qтв - допустимая мощность твэла, к. Вт Fобщ(qтв ) - коэффициент запаса 110 1, 17 Как результат, тепловая мощность может быть повышена на 12% 15

Этапы развития атомной энергетики России в «постчернобыльский» период ► 1992 – 2004 г. г. - период «выживания» ► 2004 – 2008 г. г. - атомный «ренессанс» ► 2008 – 2009 г. г. - мировой финансовый кризис ► 2010 г. и далее - завершение рецессии и посткризисное развитие 16

Российские АЭС, сооруженные в период «выживания» 1993 год – блок 4 Балаковской АЭС 2001 год – блок 1 Волгодонской АЭС 2005 год – блок 3 Калининской АЭС 17

Зарубежные АЭС периода «выживания» Тяньваньская АЭС (Китай) АЭС Бушер (Иран) АЭС Куданкулам (Индия) 18

Итоги периода «выживания» ►Сохранены проектно-конструкторская инфраструктура и знания по базовым технологиям (ВВЭР и БН) ►Сохранены технологии и инфраструктура сооружения энергоблоков АЭС и ядерная промышленность ►Проведены научные исследования по тяжелым авариям, разработаны и верифицированы расчетные коды ►Развиты и апробированы новые проектные решения по безопасности 19

База данных по безопасности 1986 - 2005 20

Граничные условия, обусловившие атомный «ренессанс» Внешние условия: ● неравномерность распределения ресурсов ● органического топлива рост напряженности на мировом энергетическом рынке Запрос общества на ускоренное развитие атомной энергетики Демонстрация развивающихся потребительских свойств АЭС: ● гарантированная безопасность ● экономическая эффективность ● завершенность ЯТЦ § обращение с РАО и ОЯТ § воспроизводство топлива 21

Уровень глобализации ядерной энергии ► Пять стран (США, Франция, Япония, Россия, Германия) производят 70% ядерной электроэнергии мира. ► Легководные реакторы трех типов (PWR, BWR, VVER) составляют 80% реакторного парка мира. ► Пять стран имеют продвинутые разработки по быстрым реакторам (Россия, Франция, Япония, Китай, Индия). ► Шесть компаний (Rosatom, URENCO, USEC, EURODIF, CNNC, JNFL) ведут промышленное обогащение урана. ► Шесть стран (Франция, Великобритания, Россия, Япония, Индия, Китай) имеют мощности по переработке ядерного топлива. 22

Центр 4 НВАЭС 3 НВАЭС 4 - красной линией ограничено количество энергоблоков с гарантированным финансированием - синей линией обозначена обязательная программа ввода энергоблоков Прим 2 Тверь 4 ЮУрал 4 Нижегород 3 Центр 2 ЮУрал 3 Тверь 3 ЮУрал 2 Нижегород 2 Северск 1 ЛАЭС-2 3 ЛАЭС-2 4 ЛАЭС-2 2 Ростов 3 Центр 1 НВАЭС-2 2 ЛАЭС-2 1 Прим 1 Кола-2 2 Кола-2 3 Кола-2 4 Северск 2 Белоярка 4 БН-800 Калинин 4 достройка Курск 5 достройка Ростов 2 достройка Выводимая мощность: 3, 7 ГВт НВАЭС-2 1 Тверь 1 38, 9 Тверь 2 32, 1 Вводимая мощность, ГВт 57, 4 Юурал 1 51, 6 НВАЭС-2 3 Обязательная и дополнительная программы Нижегород 1 Обязательная программа Ростов 4 Установленная мощность к 2020 г. , ГВт НВАЭС-2 4 февраль 2008 г. Нижегород 4 «Дорожная карта» сооружения АЭС по Генеральной схеме до 2020 года Кола 2 ЛАЭС 1 ЛАЭС 2 Кола 1 23

Размещение АЭС в соответствии с Генеральной схемой ПЕВЕК (ПАТЭС) действующие АЭС строящиеся АЭС БИЛИБИНСКАЯ перспективные АЭС БАЛТИЙСКАЯ ТВЕРСКАЯ КАЛИНИНСКАЯ СМОЛЕНСКАЯ КУРСКАЯ КОЛЬСКАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ ВИЛЮЧИНСКАЯ (ПАТЭС) ЦЕНТРАЛЬНАЯ НИЖЕГОРОДСКАЯ НОВОВОРОНЕЖСКАЯ БЕЛОЯРСКАЯ РОСТОВСКАЯ СЕВЕРСКАЯ БАЛАКОВСКАЯ ЮЖНО-УРАЛЬСКАЯ ПРИМОРСКАЯ Сведения по энергоблокам действующие - 31 энергоблок строящиеся - 10 энергоблоков (вкл. ПАТЭС) перспективные - 28 энергоблок (вкл. ПАТЭС) модернизация - 14 энергоблоков вывод - 9 энергоблоков (вкл. Билибинскую) 24

Проект АЭС-2006 – основа реализации «дорожной карты» Генеральной схемы размещения 25

АЭС-2006 - достигнутые цели ● Тепловая мощность увеличена до 3200 МВт и КПД (брутто) энергоблока повышен до 36, 2% за счет: ▬ снятия излишнего консерватизма ▬ усовершенствования тепловой схемы энергоблока ▬ повышения параметров пара на выходе из парогенераторов и снижения потерь давления в паропроводах ● Повышена экономическая эффективность за счет: ▬ оптимизации использования пассивных и активных систем безопасности, применявшихся в АЭС-91 и АЭС-92 ▬ унификации основного оборудования ▬ снижения материалоемкости 26

Негативные факторы мирового финансового кризиса ►сокращение промышленного производства ►спад энергопотребления ►диспетчерские ограничения и сокращение выработки на АЭС ►сокращение прибыли и объемов инвестиций в сооружение новых энергоблоков АЭС 27

Белоярская АЭС энергоблок 4 (БН-800) Балтийская АЭС энергоблок 1 ЛАЭС-2 энергоблок 2 Ростовская АЭС энергоблок 4 ЛАЭС-2 энергоблок 4 Балтийская АЭС энергоблок 2 ЛАЭС-2 энергоблок 3 НВАЭС-2 энергоблок 2 Ростовская АЭС энергоблок 3 ЛАЭС-2 энергоблок 1 НВАЭС-2 энергоблок 1 Калининская АЭС энергоблок 4 Ростовская АЭС энергоблок 2 Энергоблоки АЭС, сооружаемые в настоящее время По мере восстановления экономики и спроса на электроэнергию предполагается сооружение: Центральной АЭС; Нижегородской АЭС; Северской АЭС; Южно-Уральской АЭС; Тверской АЭС-2 28

Сооружаемые АЭС – текущее состояние ►Достройка АЭС с ВВЭР-1000: - Ростовская АЭС, энергоблок 2, 3, 4 - Калининская АЭС, энергоблок 4 ►Сооружение АЭС по проекту АЭС-2006: - НВАЭС-2, энергоблоки 1 и 2 - ЛАЭС-2, энергоблоки 1 и 2 ►Сооружение АЭС с реактором БН-800: - Белоярская АЭС, энергоблок 4 ►Сооружение плавучей АТЭС с реактором КЛТ-40 (Вилючинск) 29

Ростовская АЭС, блоки 2, 3, 4 Ростов - 2 Ростов – 3, 4 30

Калининская АЭС, блок 4 31

Нововоронежская АЭС-2 32

Ленинградская АЭС-2 33

Белоярская АЭС, блок 4 34

Плавучая АТЭС 35

Получение лицензий на размещение АЭС-2006 на новых площадках Название АЭС Северская АЭС Дата получения лицензии 13. 11. 2009 Нижегородская АЭС III кв. 2010 г. Тверская АЭС III кв. 2010 г. ЛАЭС-2 (блоки 3, 4) II кв. 2010 г. Балтийская АЭС Центральная АЭС 19. 02. 2010 II кв. 2010 г. 36

37

Направления разработок концепт-проекта АЭС-2010 Направление Комментарии Анализ затрат и рисков при реализации внедрения нового усовершенствованного оборудования и систем АЭС: - сокращение органов регулирования СУЗ; НИОКР закончены - внедрение новых ГЦН (водяная смазка, односкоростной двигатель); НИОКР заканчиваются в 2010 г. - внедрение новой корпусной стали; НИОКР заканчиваются в 2011 г. 38

Направления разработок концепт-проекта АЭС-2010 (продолжение) Направление Комментарии - внедрение новой линейки теплообменного оборудования коллекторно-ширмового типа; Коллекторно-ширмовая схема теплообменных аппаратов позволит снизить расход металла - переход на бездеаэраторную схему второго контура; Переход позволит обеспечить значительную экономию по оборудованию и системам машинного зала - внедрение тепловых аккумуляторов (САТЭ) для обеспечения маневренных характеристик энергоблока Использование САТЭ позволит энергоблокам АЭС, участвующим в маневренных режимах, сохранять высокие значения КИУМ и современные характеристики топливного цикла 39

Направления разработок концепт-проекта АЭС-2010 (продолжение) Направление Комментарии - отказ от блочных обессоливающих установок (БОУ) или переход на БОУ малой производительности; Связано с применением для теплообменных поверхностей второго контура нержавеющей стали или титана и переходом на этанол-аминовый воднохимический режим - оптимизация структуры водопитательной установки второго контура Внедрение регулирования производительности питательных насосов путем плавного изменения скорости их вращения. Анализ применения: - высокооборотного турбопривода, электропривода с частотным регулированием; - электропривода с гидромуфтами 40

Направления разработок концепт-проекта АЭС-2010 (продолжение) Направление Комментарии - внедрение МОХ-топлива Оценка возможности реализации требования EUR об использовании МОХ-топлива - применение водороднокалиевого водно-химического режима теплоносителя первого контура Позволит: - минимизировать состав и габариты оборудования; - оптимизировать эксплуатационные характеристики систем поддержания ВХР; - существенно снизить объем образующихся активных технологических отходов 41

Системные проблемы современной ядерной энергетики ● Низкая эффективность полезного использования добываемого природного урана – менее 1% ● Непрерывно возрастающее количество ОЯТ и РАО 42

Требования к ядерноэнергетической системе (ЯЭС) 1. Экономическая эффективность 2. Гарантированная безопасность 3. Отсутствие ограничений по сырьевой базе на исторически значимый период времени 4. Обращение с ОЯТ и РАО – организация топливного цикла ЯЭ должна обеспечивать безопасную окончательную изоляцию РАО 5. Масштаб энергопроизводства – доля на рынке электроэнергии в стране не менее 30% 6. Структура энергопроизводства должна обеспечивать возможность расширения рынков сбыта 43

Энергоблок 4 -го поколения с реактором на быстрых нейтронах и натриевым охлаждением: ►удовлетворяющий системным требованиям крупномасштабной атомной энергетики по топливоиспользованию, обращению с минорными актинидами ►с улучшенными технико-экономическими и безопасными характеристиками 44

Требования к развитию технологии ВВЭР для её использования в сочетании с бридерами в замкнутом ЯТЦ: n топливоиспользование (КВ) n КПД n сроки возврата инвестиций 45

Целевые характеристики инновационного энергоблока с традиционной технологии ВВЭР ►Топливоиспользование - возможность работы с КВ ~ 0, 8 – 0, 9 и с расходом природного урана 130 – 135 т/ГВт (э) в год ►Термодинамическая эффективность повышение КПД путем оптимизации конструкции парогенератора и максимального повышения параметров пара ►Возврат инвестиций – сокращение времени сооружения до 3, 5 – 4 лет за счет заводского производства крупных модулей 46

Прогноз облика ядерно-энергетической системы России Сегодня АЭС с ВВЭР 440, АЭС с ВВЭР 1000 АЭС с РБМК АЭС с БН-600 Билибинская АТЭЦ базовое электроснабжение, довоспроизводство топлива электроснабжение + воспроизводство топлива теплоснабжение + электричество высокопотенциальное тепло, новые энергоносители ОЯТЦ Середина 21 века АЭС-2006, АЭС-2006 М АЭС – ВВЭР-1000 СУПЕР-ВВЭР для работы в ЗЯТЦ с Кв ~ 0, 9 АЭС с БН-800 «коммерческие» бридеры Региональные АТЭЦ и АЭС с реакторами малой и средней мощности Высокотемпературные реакторы ЗЯТЦ 47