Ядерная энергия (tnenergy) wrote,
Ядерная энергия
tnenergy

Category:

Европейский энергетический флагман дожил до физпуска

10 апреля начался физпуск реактора EPR-1600 на блоке Taishan-1. Это событие завершает 13 лет строительства EPR-1600 в разных уголках мира, по мере которого проект этого реактора казался все более проклятым а судьба его разработчиков все более мрачной. Можно ожидать, что в ближайшие месяцы будут пройдены этапы минимальной контролируемой мощности (т.е. достижения реактором критичного состояния) и энергопуска, что перевернет страницу в судьбе этого проекта.



Представители китайского атомного надзора NNSA подписывают разрешение на загрузку топлива в первом EPR

European Pressurized water Reactor (EPR-1600) электрической мощностью около 1650 мегаватт  - это наследник той эпохи, когда в Европе атомную энергетику считали прогрессивной и полезной. Разработка реактора началась еще в начале 90х объединением немецких и французских разработчиков Siemens NP  и Framatome (в 2000 году слившихся в компанию Areva). Проект EPR вобрал в свой проект множество прогрессивных решений и виделся в на рубеже веков как вершина эволюции реакторов типа PWR, из-за чего маркетологам Areva пришлось придумать деление реакторов на поколения и выделить самое свежее из них “III+”, а затем вписать в него на тот момент один единственный тип, соответствующий высокому званию, EPR-1600.



Первый и второй блок АЭС Taishan

Надо отметить, что технически проект весьма впечатляющий (о чем ниже), но еще больше впечатляет количество проблем, с которыми этот тип реакторов столкнется при воплощении в жизнь. Не смотря на то, что, фактически, у Евросоюза с середины 90х и по сегодняшний день не было никаких альтернативных типов энергетических реакторов, поэтому EPR имел большие или меньшие преимущества во всех тендерах европейских заказчиков, судьба его оказалась невеселой. С 2000 года, когда EPR начал заявляться на тендеры, ситуация с новыми атомными стройками в Европе уже была кардинально иной, чем когда этот проект задумывался (впрочем стоит оговорится, что Siemens NP пошел на слияние не от хорошей жизни, и признаки надвигающихся черных дней были уже на старте разработки). Франция достигла потолка по доле атомных электростанций в энергетике, северная Европа разворачивалась в сторону “зеленой энергетики”, а в Восточной Европе не было достаточного количества денег, чтобы позволить себе EPR.


План АЭС с EPR-1600 1 - Контайнтмент, 2 – Здание бассейна выдержки топлива, 3 – Здание систем безопасности, 4 – Здания аварийных дизельных генераторов,
5 – Здание водоподготовки и спецводоочистки, 6 – Здание переработки радиоактивных отходов, 7 - Санпропускник,
8 – Насосы технической воды систем безопасности, 9 -  Здание турбины, 10 – Здание электрораспределительного оборудования (Switchgear)
11 – Здание насосов  охлаждающей воды, 12 – Вспомогательный бойлер и баки для хранения дистиллята, 14 – Трансформаторы 15 – Офисное здание



План этажа ядерного острова ERP-1600

Тем не менее, в компании Framatome/Areva, в 2000 году только закончившей грандиозную 30 летнюю стройку французской атомной энергетики, а также выполнившего несколько экспортных контрактов в Китае были позитивные ожидания по продажам своего детища. Китай и Индия, США и Великобритания, Скандинавские страны и Восточная Европа - везде Framatome собирался предлагать “единственный в мире реактор поколения III+” с “заманчиво низкой стоимостью киловатта установленной мощности за счет рекордной мощности блока”. Первый тендер Areva взяла в Финляндии, обещая построить меньше чем за 5 лет и за 3,3 млрд евро 3 блок АЭС Олкилуото. Чуть позже французский оператор АЭС EDF тоже разместил заказ на строительство 3 блока АЭС Фламавиль с реактором EPR-1700. Areva уверенно лидировала в тендере на строительство АЭС Барака в ОАЭ. Шли переговоры по строительству 2 блоков в Китае, рассматривались площадки в Индии и США (в т.ч. было начало получение лицензии от американского атомнадзора NRC на строительство EPR в США).



Строительство контейнмента 3 блока АЭС Олкилуото в сентябре 2007


Установленный к концу 2009 года турбоагрегат мощностью 1700 мегаватт с тихоходной турбиной является мировым рекордом по мощности.

Чем вообще был хорош EPR-1600? Как уже говорилось, он вобрал в себя всю европейскую мысль по реакторам типа PWR (подробное описание). Тепловая мощность в 4300 мегаватт и электрическая в 1650 мегаватт являются рекордными среди всех типов РУ. При этом диаметр реактор ~5,4 метра всего на метр больше ВВЭР-1200, мощность которого 3200 мегаватт (тепловых). Масса реакторной установки тоже не сильно выше, чем у реакторов мощностью 1200 мегаватт. Энергоблок имеет рекордный кпд - 40,7% брутто и 38,6% нетто. EPR-1600 должен был стать первым в мире типом реактора с полностью цифровым управлением, включая системы безопасности - за это отвечали в Siemens NP, компании, известной своими передовыми решениями в области цифровых АСУТП.


Интересно, что у ERP входы и выходы воды первого контура сделаны на одном уровне, а не на двух, как на большинстве PWR/ВВЭР мира. Это усложняет внутриреакторную конструкцию, но укорачивает и облегчает корпус реактора.

Активная зона реактора набирается из 241 кассеты стандартного западного типа “квадрат 17х17”. Кассет заметно больше, чем в 1-1,2 гигаваттных реакторах. ERP-1600 стандартно имеет урановое топливо с обогащением по 235 изотопу чуть меньше 5%, однако система управления поддерживает 100% загрузку МОКС-топлива (это первый в мире реактор с такой возможностью). Достигается это за счет использования “серых” поглощающих кластеров, которые позволяют точнее регулировать форму нейтронного поля в АЗ и современные моделирующие алгоритмы (позволившие внедрить маневрирование в немецких блоках). Есть возможность “load-follow” маневрирования и на EPR-1600. Впрочем как минимум на финском и француском блоке полностью эти возможности внедряться не будут.


Организация АСУТП блока


Второй контур реактора собран из 4 вертикальных парогенераторов (в отличии от AP-1000 и APR-1400, в которых их по 2). Системы безопасности представлены 4 независимыми каналами впрыска холодной борированной воды, ступенчатого расхолаживания, конечным поглотителем выступает большой бассейн с водой внутри реакторного отделения. Автономность реактора по расхолаживанию по разным данным от 48 до 72 часов. Имеется и ловушка расплава, причем в отличии от российского варианта она представляет собой большой “бассейн”, а не относительно небольшую “бочку” (что является предметом критики среди профессионалов).



Установка парогенератора и компоновка первого контура в контейнменте (видны места под 4 парогенератора и реактор), АЭС Олкилуото. Интересно, что во всех последних проектах Framatome/Areva применяется крашенный бетон с интегрированными пластинами (как на ИТЭР) - дико трудоемкое решение, не очень понятно зачем нужное внутри контенмента.

Все эти и многие другие навороты привели к тому, что строить EPR сложно, долго и дорого. Диаметр двойного контейнемента (защитной оболочки) реакторного здания - 46 метров, всего на 2 метра больше, чем у ВВЭР-1200, однако высота контейнмента выше уже на 10 с лишним метров (оно и понятно - парогенераторы вертикальные). При этом надо помнить, что у ВВЭР в контейнменте располагаются и все системы безопасности и бассейн выдержки отработанного топлива - у EPR же это все вынесено в пристройки вокруг реактора.





Процесс установки 500-тонного корпуса реактора на 3 блоке АЭС Олкилуото

В целом EPR-1600 получился сложным, “тяжелым”, да еще и не проработанным (не смотря на 14 предшествующих лет разработке) к началу своей первой стройки в Олкилуото. Строительство такого проекта в чужой стране, да еще и славящейся жесткостью своего атомного регулятора STUK обещало стать кошмаром, и оно им стало. Строительство третьего блока Олкилуото продолжается до сих пор (13 год) и привело к утроению изначальной стоимости, а вслед за этим - судебным тяжбам с заказчиком (финской Fortum) и банкротству Areva. Стоит назвать стоимость финского EPR - изначально планы были построить блок за 3,2 млрд евро с расчетной ценой киловатта установленной мощности в 2200$, сегодня же речь идет о 9 миллиардах евро и стоимости порядка 6000$ за киловатт. EPR с треском проиграл тендер в ОАЭ (корейским конкурентам)


Разрез ядерного здания EPR-1600. Слева и ниже реактора видна ловушка раслпава.

Впрочем, проблема стройки в Олкилуото не относится к чисто техническим моментам. Например, большую роль сыграл тот факт, что Framatome/Areva не имела опыта строительства АЭС - только проектирования реакторных установок и надзора за их строительством. С учетом жесточайшего контроля за качеством строительства со стороны STUK такая диспозиция стала источником большинства проблем проекта. Каждая задержка в основном прямо адресовалась к неадекватному контролю субподрядчиков, несоблюдению контроля качества, другими управленческими недоработками. Хватало и новизны и неотработанности систем и оборудования, особенно с учетом того, что пусконаладку приходилось делать не на “домашней” площадке, а в Финляндии.

Установка парогенераторов в Олкилуото


В принципе, можно оценить важность “строительных умений” в проектах АЭС - первый бетон Олкилуото 3 произошел в августе 2005, Фламавиль 3 - в январе 2007, Тайшань 1 - в  октябре 2009, при этом к загрузке топлива все эти реакторы, возможно, приступят в этом году.


Как я уже упомянул - колоссальные задержки и перерасходы привели к банкротству компании Areva, которая, впрочем, была спасена французским правительством от закрытия. Areva и ее заказчики не потеряли ни одной строящейся АЭС, в отличии от американского Westinghouse. Это играет на руку EPR-1600 при участии в будущих тендерах. С другой стороны реальный ценник на EPR оказался настолько велик, что не понятно, какой из операторов в здравом уме подпишется на этот реактор. Так, символом запредельной дороговизны нового европейского атома стала АЭС Hinkley Point C, где с прошлого года сооружается 2 блока EPR-1600. Стоимость этой двухблочной АЭС должна составить 20,3 млрд фунтов или  28 млрд долларов. Впрочем, эта стоимость оценена в фунтах 2025 года, а не сегодняшних (т.е. реальная стоимость процентов на 10-15 меньше), и по видимому задрана максимально для получения значительных субсидий от правительства Великобритании. Но все равно стоимость запредельная, приводящая к стоимости мегаватт*часа в 130 долларов - примерно на уровне ВИЭ-конкурентов с аккумуляторами. Строительство ведет французский EDF, а инвесторами (кроме EDF) выступают китайские и британские фонды и фирмы. Кстати, для второй британской АЭС Sizewell, где также планируется строительство 2 EPR обещают снижение цены на 20%, т.е. до 105 долларов за МВт*ч, что все равно мрачно для конкурентноспособности EPR.



Проектное изображение АЭС Hincley Point C. В настоящий момент (апрель 2018) уже выполняет бетонирование фундамента HPC и можно осторожно расчитывать, что первый блок здесь будет пущен в ближайшие 10 лет.

Кроме поддерживающей на плаву свои атомные умения Великобритании перспективы по строительству АЭС  есть в Индии. 6-и(!) блочная АЭС Джайтапур должна стать самой мощной в мире, если будет когда-либо построена.


Достаточно ли это для поддержания проекта на плаву? В принципе да, 10 блоков на перспективу, плюс возможные в будущем новые стройки в Европе (в той же Франции) - это 15-20 лет работы. Однако довольно очевидно, что амбиции 20 летней давности были гораздо больше. Полностью проигранный американский рынок, где никому не нужны атомные мегаватт*часы по 100+ долларов, сложности с конкуренцией в тендерах (Например в Турции или ОАЭ, где французы проиграли более гибким и дешевым корейцам) привели к попытке создать более простой, дешевый и быстровозводимый реактор Atmea-1, однако эта попытка пришлась на постфукусимский шок и банкротсво Areva, и фактически тоже провалилась.



Загрузка ядерного топлива в открытый реактор Тайшань-1 - начало эксплуатации реакторов EPR-1600

Могла ли судьба EPR сложится по другому? Безусловно да. Если бы в 2000х годах Франция бы продолжила наращивать группировку реакторов по каким-то причинам (например, на фоне общеевропейского роста энергопотребления или пришествия электротранспорта), и EPR бы был построен дома в количестве 10-15 штук, он мог бы получится значительно дешевле и интереснее для экспорта. Остается только пожалеть, что такой мощный и продвинутый реактор появился не в то время или не в том месте.

P.S. Пока я долго дописывал эту статью, появилась информация, что 25 апреля так же началась загрузка ядерного топлива в 1 блок АЭС Саньмэнь - аналогично с героем этой статьи это первый физпуск AP-1000. В очередной раз китайцы опередили "доноров" технологии со скоростью реализации проекта.

P.P.S. На форуме атоминфо появились цифры стоимости китайских EPR "CGN дала текущую оценку стоимости двух блоков Тайшаня с EPR. 71,38 миллиардов юаней за два блока (грубо 11,25 млрд долларов).Перерасход по сравнению с первоначальной сметой - 40%. Конкуренты не верят, что это окончательная сумма. Наиболее неблагоприятные для CGN оценки составляют до 110 млрд юаней за два блока (свыше 17,3 млрд долларов)."

Tags: Ядерная энергетика
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 87 comments