Transcript Атомная энергетика России в изменяющемся мире В.Г. Асмолов Седьмая Международная Научно-Техническая Конференция (МНТК-2010) Москва, 26 – 27 мая 2010 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
Билибинская АЭС
Ленинградская АЭС
Кольская АЭС
Калининская АЭС
РБМК-1000 (11 ГВт - 45%)
Курская АЭС
ВВЭР-1000 (10 ГВт – 41,3%)
Смоленская АЭС
ВВЭР-440 (2,6 ГВт - 11%)
БН-600 (0,6 ГВт – 2,5%)
Балаковская АЭС
ЭГП-6 (0,05 ГВт – 0,2%)
Белоярская АЭС
Ростовская АЭС
Нововоронежская АЭС
2
Выработка электроэнергии на
АЭС России
3
КИУМ на АЭС России
4
КИУМ АЭС России за 2009 год
120
100
95
89,32
80
84,27 81,74
78,24 76,53
75,59 74,99
64,16
60
39,94
40
20
0
ВДН
БАЛ
КЛН
СМО
КУР
БЕЛ
ЛЕН
НВО
КОЛ
БИЛ
5
Выполнение баланса ФСТ по
выработке электроэнергии на
АЭС России в 2009 году
(% и млн.кВт.ч)
120%
109,6% 107,4%
102,4% 101,0% 100,9% 100,8% 100,3% 100,2% 100,0%
100,6%
4022,3
31299,0
167,9
26485,5
12047,2
27415,3
21481,5
22146,6
9891,2
60%
88,6%
8321,9
80%
163278,4
100%
ВДН
БЕЛ
БАЛ
БИЛ
ЛЕН
НВО
КУР
СМО
КЛН
КОЛ
40%
20%
0%
РЭА
6
Динамика происшествий в работе
АЭС России
7
Динамика происшествий в работе АЭС
России с автоматическим срабатыванием
АЗ РУ
16
15
13
14
12
10
12
12
11
9
10
8
8
6
6
4
2
0
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
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
9
8
7
6
5,94
5,85
4,42
5
4
3,35
2,67
3
2
1,26
2,58
1,12
2,09
1,08
1
0
4,23
0,8
0,77
2001
2002
РБМК
1,92
1,59
0,9
1,66
0,89 0,68
0,73
0,62
2003
2004
Все АЭС
3,87
0,53
2005
ВВЭР
0,5
2006
3,39
3,21
3,31
1,57
1,52
1,44
1,04
0,62 0,75
0,48
2007
0,57
2008
0,59
2009
Несерийные (ЭГП, АМБ, БН)
10
Основные итоги 2009 года
►Обеспечена безопасная эксплуатация
энергоблоков АЭС
►Достигнута максимальная выработка
электроэнергии – 163,3 млрд.кВт.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
кВт.ч
КИУМ
- 81,3 %
12
Увеличение выработки
электроэнергии
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
max
доп
доп
qтв
qтв
qтв
N  qтв  nтв 
 nтв 
 nтв 
n
Kr
Kr Fобщий
Kr Fмет Fмех Fзаз FN
Параметр
1.
Kr - неравномерность в
мощности твэла
Величина
на текущий момент
Уменьшение
консерватизма
Пути уменьшения
консерватизма
1,52
1,48
Оптимизация топливных
загрузок
115
Снижение
консерватизма при
анализе аварий
1,11
Обеспечение общей 95%
вероятности не
нарушения предела
доп
qтв - допустимая мощность
2.
3.
твэла, кВт
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
2008
2009
2010
2011
Выводимая мощность: 3,7 ГВт
2012
2013
2014
2015
2016
2018
Прим 2
2019
Тверь 4
ЮУрал 4
Нижегород 3
Центр 2
ЮУрал 3
Тверь 3
ЛАЭС-2 4
2017
НВАЭС 3 НВАЭС 4
- красной линией ограничено количество энергоблоков
с гарантированным финансированием
- синей линией обозначена обязательная программа ввода энергоблоков
Центр 4
Центр 4
ЮУрал 2
Нижегород 2
Центр 1
Северск 2
Северск 1
ЛАЭС-2 3
ЛАЭС-2 2
Ростов 3
НВАЭС-2 2
ЛАЭС-2 1
НВАЭС-2 1
Калинин 4
достройка
Белоярка 4
БН-800
2007
Курск 5
достройка
Ростов 2
достройка
2006
Прим 1
Кола-2 1 Кола-2 2 Кола-2 3 Кола-2 4
Тверь 2
38,9
Юурал 1
32,1
Нижегород 1
57,4
Тверь 1
Вводимая мощность, ГВт
51,6
НВАЭС-2 3
Обязательная и
дополнительная
программы
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
2020
Кола 2
ЛАЭС 1
ЛАЭС 2
Кола 1
23
Размещение АЭС в соответствии с
Генеральной схемой
ПЕВЕК (ПАТЭС)
действующие АЭС
БИЛИБИНСКАЯ
строящиеся АЭС
КОЛЬСКАЯ
перспективные АЭС
БАЛТИЙСКАЯ
ТВЕРСКАЯ
КАЛИНИНСКАЯ
СМОЛЕНСКАЯ
КУРСКАЯ
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
Энергоблоки АЭС, сооружаемые в
настоящее время
2014
Балтийская АЭС
энергоблок 1
НВАЭС-2
энергоблок 2
ЛАЭС-2
энергоблок 4
2013
Балтийская АЭС
энергоблок 2
2012
ЛАЭС-2
энергоблок 3
2011
Ростовская АЭС
энергоблок 4
2010
ЛАЭС-2
энергоблок 1
2009
НВАЭС-2
энергоблок 1
2008
Калининская АЭС
энергоблок 4
Ростовская АЭС
энергоблок 2
Специальные проекты
По мере восстановления
экономики и спроса на
электроэнергию
предполагается
сооружение:
Центральной АЭС;
Нижегородской АЭС;
Северской АЭС;
Южно-Уральской АЭС;
Тверской АЭС-2
ЛАЭС-2
энергоблок 2
Проекты, готовые к
реализации
Ростовская АЭС
энергоблок 3
Белоярская АЭС
энергоблок 4
(БН-800)
Проекты в стадии
сооруж ения
2015
2016
2017
2018
2019
2020
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
19.02.2010
Центральная АЭС
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:
 топливоиспользование
(КВ)
 КПД
 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
электроснабжение,
довоспроизводство
топлива
электроснабжение +
воспроизводство
топлива
теплоснабжение +
электричество
высокопотенциальное
тепло, новые
энергоносители
ОЯТЦ
Середина 21 века
АЭС-2006, АЭС-2006М
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