Файл: Петросьянц А.М. Атомная энергетика зарубежных стран. США, Канада, Великобритания, Франция, ФРГ, Италия, Швеция, Швейцария, Япония.pdf

Таким образом, Центр по исследованию жидких метал­ лов испытывает: парогенераторы мощностью до 35 Мет; промежуточные теплообменники; трубопроводы, пере­ ходники, соединения; насосы производительностью до 7000 м3/ч; клапаны всех видов диаметром до 700 мм; уплот­ нения валов, насосов; конструкционные материалы при термокачках; специальные измерительные приборы, тер­ мопары и т. д.

В ряде случаев Центр осуществляет руководство разработкой нового оборудования, применительно к нат­ риевым системам.

Перечень работ, проводимых Центром, свидетельствует о том, что промышленные фирмы, в частности «Порт америкэн Рокуэлл», взявшись за изготовление и поставку оборудования для реакторов на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем, обеспечили себя опытно-исследовательской базой, которая в состоянии

Интересный реактор на расплавленных солях ужо давно разрабатывает Ок-Риджская национальная лабо­ ратория.

В 1961 г. начато строительство экспериментального реактора на расплавленных солях MSRE тепловой мощ­ ностью 7,3 Мет. В середине 1965 г. он достиг критично­ сти, а в 1966 г. вышел на проектную мощность.

Всвязи с успешной работой реактора MSRE в ОкРидже уделяется большое внимание дополнительным исследованиям, необходимым для создания реакторовразмножителей с высокими характеристиками.

Вкачестве топлива используется смесь фтористых соединений бериллия, лития, тория и урана, которая прокачивается насосом через активную зону, образованную брусками и блоками из графита без защитной оболочки. Соль не смачивает графит и не проникает в него. Тепло от соли-топлива передается в промежуточном теплообмен­ нике соли-теплоносителю. Последняя проходит через парогенератор, где вырабатывается пар, имеющий давле­ ние 240 атм и температуру 538° С.

По расчетам, проведенным в Ок-Риджской националь­ ной лаборатории, стоимость электроэнергии, вырабаты­ ваемой гипотетическим реактором большой мощности,

42

честве топлива-соли стали использовать U233. В резуль­ тате выполнения этой программы был накоплен соот­ ветствующий опыт и летом 1969 г. было принято решение остановить реактор, чтобы сосредоточить имею­ щиеся ресурсы на технологических разработках, необхо­ димых для дальнейшего продвижения вперед.

По мнению специалистов Ок-Риджа, опыт работы реактора MSRE показал, что он является весьма практич­ ным. Существующая технология реакторов на расплавлен­ ных солях пригодна для создания надежных систем.

Подтверждены также известные достоинства фтористых солей: крайне низкое давление пара, радиационная стой­ кость, широкий диапазон изменений температуры, сов­ местимость с материалами замедлителя.

Главным достоинством системы MSRE является воз­ можность быстрого извлечения продуктов деления с номо-

44

Большая атомная энергетика, указывал проф. Вейнберг, столкнется с большими трудностями при переработке твэлов. Чтобы произвести радиохимическую переработку выгоревшего ядерного топлива, его необходимо изъять из реактора и транспортировать к месту расположения радиохимического завода для последующей переработки.

Пока это делается сравнительно просто, поскольку атомных электростанций еще не так много. Простота эта, конечно, весьма относительна, поскольку при тран­ спортировке высокоактивного выгоревшего топлива при­ ходится принимать меры предосторожности, даже при перевозке его в специальных контейнерах.

Создавать предприятия радиохимической переработки выгоревших твэлов непосредственно на всех АЭС невоз­ можно, ибо стоимость этой операции будет настолько высокой, что резко скажется на рентабельности АЭС.

Даже создание региональных радиохимических заводов в экономических районах, обслуживающих сеть АЭС, приписанных к этим заводам, не спасет положения, так как перевозка высокоактивных веществ в больших коли­ чествах превратится в сложную проблему.

В этом плане реакторы на расплавленных солях, по выражению директора Ок-Риджской национальной лабо­ ратории, могут спасти положение, так как радиохими­ ческая переработка топлива будет проходить в непосред­ ственной близости от реактора.

Эти соображения и выводы проф. Вейнберга звучат убедительно. Действительно, это было бы отличнейшим решением вопроса, если иметь в виду огромные масштабы развивающейся атомной энергетики. Однако считать, что успешный опыт работы реактора на расплавленных солях MSRE уже решил все проблемы, никак нельзя.

На реакторе были испытаны не все системы и компо­ ненты, необходимые для реакторов-размножителей на расплавленных солях. В некоторых случаях условия эксплуатации будут сильно отличаться от условий эксплу­ атации реактора MSRE. Система переработки топлива, предлагаемая для реактора-размножителя, отличается от системы переработки топлива реактора MSRE. Большая часть технологических этапов не была исследована при лабораторных испытаниях. Разработка экстракционных систем, в частности с жидким висмутом, потребует осуще­ ствления интенсивной программы инженерных экспери­ ментов.

40

Серьезной проблемой является диффузия трития из реактора в паровую систему и далее в окружающую среду. Тритий быстро проходит через горячие металлы и есть предположение, что свыше 10% трития из реакторной системы через систему теплоносителя попадало в охлаж­ дающий воздух. Следует добавить, что степень радиоактив­ ности расплавленных солей очень высока, и потому ремонт оборудования сопряжен с очень большими труд­ ностями. А рассчитывать на длительную бесперебойную работу оборудования не приходится. Есть и другие проб­ лемы, препятствующие внедрению этого типа реактора в промышленную энергетическую сеть в ближайшие годы. Тем не менее идея создания реактора на расплавленных солях нам кажется очень интересной, заслуживающей поддержки, так как она пытается решить одну нз больших проблем мировой атомной энергетики. В качестве инте­ ресного факта, определяющего отношение КАЭ США к данной проблеме, можно указать на следующее обстоя­ тельство. Сопровождавший пас в Ок-Ридже председатель КАЭ США нроф. Сиборг*, который но существу н органи­ зовал эту дискуссию, внимательно слушал сообщение директора лаборатории, иногда нрерывая его отдельными замечаниями, которые, казалось бы, свидетельствовали о поддержке этого направления работ в реакторостроении. Однако на наш прямой вопрос Сиборг ответил, что КАЭ

Фирма «Ebasco Services» совместно с пятью промыш­ ленными и девятью энергетическими фирмами в марте 1973 г. предложила Исследовательскому энергетическому институту обширную программу разработки двух быстрых реакторов-размножителей с топливом в виде расплавлен­ ных солей мощностью 1000 Мет каждый, которые плани­ руется ввести в эксплуатацию в 1986 г. Эти фирмы продол­ жают исследования, начатые в 1970 г. Уже произведена техническая оценка созданной в Ок-Риджской националь­ ной лаборатории технологии расплавленных солей и прин­ ципиальной конструкции реактора-размножителя для АЭС мощностью 1000 Мет. Весной 1972 г. начался второй этап исследований, рассчитанный на год. Он включает изучение основных требований, предъявляемых к демон­

* В августе 1971 г. вроф. Сиборг оставил пост председателя КАЭ США.

47

страционной АЭС с реактором такого типа, и поиск путей для осуществления проекта этой АЭС*.

В США в течение ряда лет широким фронтом прово­ дились исследования по созданию различных видов усовершенствованных реакторов-конверторов, которые должны обеспечить максимально возможную наработку плутония для будущих реакторов-размножителей на быст­ рых нейтронах. Предполагалось, что путь в большую атомную энергетику лежит через реакторы на медленных нейтронах, затем реакторы-конверторы и, наконец, реак­ торы на быстрых нейтронах. Вот почему в США при поддержке КАЭ велись работы почти по десяти типам реакторов-конверторов.

Некоторые из них считались весьма перспективными (например, реактор со сдвигом спектра, реактор с органи­ ческим теплоносителем). Однако в 1964—1968 гг. в связи с возникшими техническими трудностями, с одной стороны, и быстрым освоением водо-водяных реакторов, с другой, КАЭ вынуждена пересмотреть свои первоначальные оценки. В настоящее время разрабатывается реакторконвертор только одного-двух типов.

**

*

В феврале 1974 г. после сессии Советско-Американ­ ской комиссии в Вашингтоне, созданной в соответствии с Соглашением между США и СССР в июне 1973 г., наша делегация совершила поездку по атомным научным цент­ рам США, посетила крупнейшие АЭС, в частности «ПичБоттом», «Браун-Ферри» и «Зайон».

В 92 милях от Вашингтона (шт. Пенсильвания) еще в 1967 г. была построена экспериментальная демонстра­ ционная АЭС «Пич-Боттом» с высокотемпературным реак­ тором с газовым охлаждением (гелий) электрической мощностью 45 Мет. Оныт работы этой АЭС позволил построить демонстрационную АЭС в Форт-Сент-Врейно электрической мощностью 330 Мет. Первый блок этой экспериментальной АЭС в связи с завершением опытных работ будет остановлен осенью 1974 г. и затем демонти­ рован. Там же в 1967 г. началось строительство второго блока АЭС с реактором кипящого типа BWR электри­ ческой мощностью 1065 Мет. Загрузка топливом была

48

20%-ной мощности, когда в роторе генератора возникли неполадки, поэтому пришлось остановить турбину.

Там же строится третий блок АЭС с реактором кипя­ щего типа BWR такой же электрической мощностью

(табл. 2.12).

Загрузка ядерным топливом намечена на июнь 1974 г. Таким образом, общая мощность двух блоков этой АЭС во второй половине 1974 г. будет порядка 2130 Мет.

Как нам сообщили, стоимость второго и третьего блоков АЭС «Пич-Боттом» составила 675 млн. долларов, стоимость 1 кет установленной мощности — 317 дол­

ларов.

В шт. Алабама мы посетили АЭС «Браун-Ферри» с реактором кипящего типа BWR электрической мощно­ стью 1152 Мет. АЭС встала под нагрузку 15 октября 1973 г. В день нашего посещения АЭС на центральном щите управления была зарегистрирована мощность

800 Мет.

Загрузку строящегося второго блока этой АЭС с реак­ тором кипящего типа мощностью 1152 Мет намечено произвести в мае 1974 г., а третьего — в апреле 1975 г. Следовательно, АЭС «Браун-Ферри» во второй половине 1975 г. будет представлять собой АЭС с тремя блоками общей электрической мощностью 3456 Мет (табл. 2.13).

Общая стоимость АЭС 750 млн. долларов, а стоимость 1 кет установленной мощности 217 долларов.

15 февраля 1974 г. мы посетили еще одну промышлен­ ную АЭС — АЭС «Зайон» с реакторами водо-водяного типа под давлением PWR. Если для АЭС «Пич-Боттом»

и«Браун-Ферри» все основное реакторное оборудование

итурбогенераторы были изготовлены и поставлены фир­

мой «Дженерал электрик», то для АЭС «Зайон» все обору­ дование поставила фирма «Вестипгауз электрик». Это значит, что фирмы освоили производство энергоблоков мощностью более 1000 Мет. Конкуренция поставила перед ними задачу создания мощной промышленной АЭС,

50