Владимир Пиминов: «Реактор со спектральным регулированием потребляет на 30% меньше урана, чем ВВЭР»

Генеральный конструктор ОКБ «Гидропресс» Владимир Пиминов на международной конференции «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР» рассказал «СР» о разработке реактора со спектральным регулированием, о том, как бюро справляется с потоком заказов на проектирование ВВЭР-1200 и как математическое моделирование помогает экономить время и средства.

— Советник гендиректора «Росатома» Владимир Асмолов сообщил, что госкорпорация выделила «Гидропрессу» средства на обликовый проект ВВЭР со спектральным регулированием — ВВЭР-С. Какие работы будут выполняться?

— В первые два года планируем разработать основные конструктивные решения, касающиеся физики активной зоны, технологических систем и оптимизации конструкции. По итогам будет сформирован обликовый проект. Его рассмотрит научно-технический совет госкорпорации. Там и примут решение о судьбе проекта: либо мы сможем доказать, что ВВЭР-С конкурентоспособен и есть смысл строить энергоблок, либо работы заморозят до тех пор, пока не появится заказчик. То, что мы сможем сделать технический проект, сомнений не вызывает. Мы должны ответить на вопрос: будет ли этот проект востребованным в условиях жесткой конкуренции в атомной отрасли и в конкуренции с другими видами генерации? Эти задачи ставит перед нами госкорпорация.

— В чем принципиальное отличие ВВЭР-С от действующих ВВЭР?

— Применение системы спектрального регулирования имеет целый ряд преимуществ. Во-первых, экономия природного урана. При той же мощности реактор со спектральным регулированием потребляет на 30 % меньше урана. Мы планируем оставить ту же мощность — 1200 МВт. Даже в условиях открытого ядерного топливного цикла это поможет сберечь запасы урана. Во-вторых, спектральное управление позволяет загрузить в легководный реактор активную зону, полностью состоящую из МОКС-топлива. Сейчас в легководные реакторы можно загрузить активную зону, содержащую не более 50 % МОКС-топлива. То есть ВВЭР-С может потреблять регенерированное топливо в рамках замкнутого ядерного топливного цикла. В-третьих, мы попытаемся оптимизировать все конструкции ВВЭР-С. Мы проанализировали опыт пуска энергоблоков поколения III+ и нашли узлы, которые можно сделать дешевле. Мы ставим перед собой цель: капитальные затраты на строительство блоков с ВВЭР-С должны быть на 10–15 % ниже по сравнению с затратами на блоки с ВВЭР-1200.

«ЗАДЕРЖКИ СО ВВОДОМ БЛОКОВ СЪЕДАЮТ ГОРАЗДО БОЛЬШЕ ДЕНЕГ, ЧЕМ МОЖНО СЭКОНОМИТЬ ЗА СЧЕТ КОНСТРУКТИВНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ»

— А что такое спектральное регулирование?

— Управление реактором за счет изменения водно-уранового соотношения путем введения в активную зону и выведения из нее вытеснителей по ходу топливной кампании. Это позволяет в начале кампании создать более жесткий спектр нейтронов и потратить нейтроны, которые в обычных ВВЭР поглощаются, на наработку новых делящихся материалов. По мере выгорания активной зоны вытеснители извлекаются, вытесняются водой. В конце топливной кампании ВВЭР-С работает уже как обычный ВВЭР.

— А материалы способны выдержать более жесткий спектр нейтронов?

— Да. Основные параметры в реакторе примерно такие же, как в проекте ВВЭР-ТОИ, и материалы для ВВЭР-С будут те же. Единственное изменение, возможно, понадобится для внутрикорпусных устройств. Для них сейчас в ЦНИИ конструкционных материалов «Прометей» по нашему заказу создается новая сталь. Исследования показывают перспективность этой работы. Если удастся воплотить задуманное, срок службы внутрикорпусных устройств из новой стали будет дольше.

— Хватит ли «Гидропрессу» кадров для параллельной работы по ВВЭР-С и проектированию установок для строящихся АЭС с ВВЭР-1200?

— В трудные годы для отрасли и государства кадры мы сохранили. «Гидропресс» был и остается привлекательным работодателем. Специалистов у нас хватает. К настоящему времени готова большая часть технического проекта реакторной установки для АЭС «Пакш-2», в высокой степени готовности техпроект для АЭС «Ханхикиви-1». Мы практически завершили создание техпроекта для АЭС «Эль-Дабаа». Остался только блок по расчетному обоснованию прочности. Техпроект для АЭС «Аккую» готов, уже идет строительство. Поэтому «Гидропресс» не окажется узким местом госкорпорации при реализации проектов ВВЭР.

— Как идет внедрение ­РЕМИКС-топлива для ВВЭР?

— Кассеты с отдельными твэлами с РЕМИКС-топливом стоят в реакторах Балаковской АЭС. В ближайшее время будем делать ТВС, в которой все твэлы из РЕМИКСа. На опытную эксплуатацию таких кассет понадобится еще год.

— В докладе на конференции вы упомянули CFD-коды, которые применяются в «Гидропрессе».

— Математическим моделированием у нас занимается группа квалифицированных инженеров, которые участвуют в международных проектах по верификации CFD-кодов. Они создали модель первого контура реактора ВВЭР-1200. Эта технология находится на стадии внедрения в проектирование. CFD-моделирование мы уже применяли для доработки топлива для БН-800 и для создания оборудования новых реакторов ВВЭР-1200. В обоих случаях оно показало себя очень эффективным. Результаты моделирования полностью подтвердились на практике.

ПРО CFD-КОДЫ

Сomputational Fluid Dynamics (вычислительная гидродинамика) — это расчетный метод, позволяющий моделировать потоки жидкостей и газов. В расчетах учитывается передача тепла или массы, фазовые изменения веществ, химические реакции, механическое движение, напряжение и деформация твердых материалов под воздействием среды. В общих чертах CFD — смесь программирования, физики и математики.

Будем проводить анализ граничных условий для узлов, которые находятся в условиях термоциклирования, чтобы сделать расчеты на прочность точнее. Затем будем использовать наши CFD-разработки для совершенствования технологий обеспечения безопасности ВВЭР. Математическое моделирование мы собираемся применять и при проектировании ВВЭР-С. Там понадобится создать новую кассету с вытеснителем, будет серьезно изменен гидравлический тракт внутри реактора. Чтобы избежать натурных экспериментов и сэкономить средства, применим CFD-коды, которые, как мы уже удостоверились, эффективны.

— Какие направления работы по повышению конкурентоспособности ВВЭР вы считаете основными?

— На ближайшие пять лет задача — обеспечить строительство блоков с ВВЭР-1200 в соответствии с договорными сроками и бюджетом, чтобы сделать проекты референтными. Это главный вопрос конкурентоспособности для всех реакторных технологий в мире. Задержки со вводом блоков съедают гораздо больше денег, чем можно сэкономить за счет конструктивных изменений.