ВВЭР-1200: В-392М (АЭС-2006), В-491

Фун­да­мент буду­щего

В каче­стве обя­за­тель­ного условия раз­ра­ба­ты­ва­е­мой уста­новки была принята жесткая стан­дар­ти­за­ция энер­го­блока, обес­пе­чи­ва­ю­щая единые мето­дики стро­и­тель­ства и орга­ни­за­ции монтажа. Пред­по­ла­га­лось, что проект «АЭС-2006» станет основой про­ек­тов кон­крет­ных атомных станций в широком диа­па­зоне кли­ма­ти­че­ских и гео­гра­фи­че­ских условий без изме­не­ния основ­ных кон­цеп­ту­аль­ных, кон­струк­тив­ных и ком­по­но­воч­ных решений.

Для дости­же­ния тре­бу­е­мых кон­ку­рен­т­ных пре­и­му­ще­ств за основу проекта «АЭС-2006» была принята реак­тор­ная уста­новка теп­ло­вой мощ­но­стью 3200 МВт и элек­три­че­ской мощ­но­стью 1200 МВт и сроком службы 60 лет, полу­чив­шая назва­ние ВВЭР-1200. Уве­ли­че­ние мощ­но­сти реак­тор­ной уста­новки пред­по­ла­га­лось достиг­нуть стан­дарт­ным путем: повы­ше­нием дав­ле­ния и тем­пе­ра­туры первого контура, энер­го­на­пря­жен­но­сти твэлов и уве­ли­че­нием потока воды через актив­ную зону. При этом уве­ли­че­ние тем­пе­ра­туры теп­ло­но­си­теля на выходе из актив­ной зоны всего на 8 °С давало 10 % при­бавку в дав­ле­нии пара на турбине, 20 % уве­ли­че­ние мощ­но­сти реак­тора и рост кпд с 33 до 35 %.

Научным руко­во­ди­те­лем проекта стал РНЦ «Кур­ча­тов­ский инсти­тут»; раз­ра­бот­чи­ком — ОКБ «Гид­ро­пресс». Согласно при­ня­тому эво­лю­ци­он­ному подходу при раз­ра­ботке тех­ни­че­ского проекта реак­тор­ной уста­новки мак­си­мально исполь­зо­вались резуль­таты про­ек­ти­ро­ва­ния, рас­чет­ного, экс­пе­ри­мен­таль­ного обо­с­но­ва­ния ранее раз­ра­бо­тан­ных про­ек­тов, а также опыт экс­плу­а­та­ции ВВЭР–1000. За основу нового реак­тора был принят проект В-392 с учетом инно­ва­ций, исполь­зо­ван­ных в про­ек­тах, которые стро­и­лись для зару­беж­ных заказ­чи­ков в 1990-е и 2000-е годы: АЭС «Кудан­ку­лам», Индия (реактор В-412), АЭС «Тянь­вань», Китай (реактор В-428) и АЭС «Бушер», Иран (реактор В-446). В ОКБ «Гид­ро­пресс» новый проект получил индекс В-392М.

В проекте ВВЭР-1200 исполь­зу­ется двух­кон­тур­ная ядерная паро­про­из­во­дя­щая кор­пус­ная уста­новка, кон­струк­ция которой вклю­чает в себя четыре петли охла­жде­ния с гори­зон­таль­ным паро­ге­не­ра­то­ром и главным цир­ку­ля­ци­он­ным насосом. Раз­ра­бот­чики поста­рались улуч­шить каждый пара­метр реак­тора, а также вне­дрить ряд допол­ни­тель­ных систем безо­пас­но­сти, поз­во­ля­ю­щих снизить веро­ят­ность выхода ради­а­ции при любых авариях и их сочета­ниях за пределы гер­метич­ного реак­тор­ного отде­ле­ния — кон­тайн­мента. Довольно много пере­де­лок кос­ну­лось вну­трен­них эле­мен­тов реак­тора (шахты, выго­родки, блока защит­ных труб, дат­чи­ков и т.д.), как в целях пре­дот­вра­ще­ния раз­лич­ных аварий, так и для обес­пе­че­ния повы­шен­ного срока службы.

В проекте ВВЭР-1200 на основе опыта действу­ю­щих АЭС в Индии и Китае при­ме­нен целый ряд новых, в основ­ном пас­сив­ных систем безо­пас­но­сти. Так, для локали­за­ции про­дук­тов аварии исполь­зу­ется две, а не одна, защит­ные оболочки с вну­трен­ним вен­ти­ли­ру­е­мым про­стран­ством. При этом внешняя оболочка защи­щает ядерную уста­новку от воз­действий вовне как при­род­ного харак­тера — смерч, зем­ле­т­ря­се­ние, ударная волна, так и антро­по­ген­ного — падение само­лета и др., а вну­трен­няя — обес­пе­чи­вает гер­метич­ность объема и вос­при­ни­мает вну­трен­ние ава­рийные нагрузки. Вну­трен­ний диаметр кон­тайн­мента равен 44 м, высота — почти 60 м.

Ава­рийное упра­в­ле­ние реак­то­ром обес­пе­чи­ва­ется 121 кла­сте­ром СУЗ, что гаран­ти­рует останов и рас­хо­ла­жи­ва­ние реак­тора до тем­пе­ра­туры ниже 100 °С без допол­ни­тель­ного ввода борной кислоты.

Системы пас­сив­ного охла­жде­ния обес­пе­чи­вают нео­гра­ни­ченно дли­тель­ный отвод тепла от реак­тор­ной уста­новки при авариях с полной потерей энер­го­пита­ния. В уста­новке также пре­ду­смо­трена двух­сту­пен­ча­тая пас­сив­ная система гид­ро­ем­ко­стей САОЗ, которая обес­пе­чи­вает ава­рийное запол­не­ние актив­ной зоны без ввода в действие актив­ных систем ава­рий­ной под­питки и отвод оста­точ­ных теп­ло­вы­де­ле­ний минимум в течение суток. САОЗ пред­ста­в­ляет собой емкости с холод­ной борной кисло­той под дав­ле­нием. В случае разрыва корпуса или тру­бо­про­во­дов они обес­пе­чи­вают ввод борной кислоты в реактор, глуша его и обес­пе­чи­вая охла­жде­ние. При­ме­не­ние этой, а также других систем в ком­плексе гаран­ти­рует высокий уровень вну­трен­ней безо­пас­но­сти реак­тор­ной уста­новки.

В проекте «АЭС-2006» с реак­то­ром ВВЭР-1200 пре­ду­смо­трена уста­новка ловушки рас­плава, необ­хо­ди­мая при запро­ек­т­ных авариях, при­во­дя­щих к рас­пла­в­ле­нию ядер­ного топлива.

Корпус реак­тора В-392М по срав­не­нию с серий­ной реак­тор­ной уста­нов­кой уве­ли­чен в диа­метре на 100 мм, а его длина — на 300 мм. Повы­си­лись тре­бо­ва­ния и к металлу корпуса, в част­но­сти, огра­ни­чено содер­жа­ния никеля в основ­ном металле и металле швов сварных сое­ди­не­ний, а образцы-сви­детели раз­ме­щены непо­сред­ственно на стенке корпуса.

Тем­пе­ра­тура теп­ло­но­си­теля на входе и выходе из актив­ной зоны составила 298,2 °С и 328,6 °С соот­вет­ственно. Дав­ле­ние теп­ло­но­си­теля в актив­ной зоне – 16,2 МПа.

В актив­ной зоне реак­тора В-392М уста­на­в­ли­ва­ется 163 ТВС, каждая из которых содер­жит 312 твэлов с топ­лив­ными таблет­ками из дву­о­киси урана мак­си­маль­ного обо­га­ще­ния 4,95 %. Общая масса урана в ТВС — 546 кг. Актив­ная длина твэла соста­в­ляет 3,73 м. Про­ек­т­ная глубина выго­ра­ния топлива соста­в­ляет 55,5 МВт*сут./кг урана, пре­дель­ная — 70 МВт*сут./кг урана.

Под­вер­гся модер­ни­за­ции и паро­ге­не­ра­тор, в котором бла­го­даря уве­ли­че­нию вну­трен­него диа­метра корпуса с 4,0 до 4,2 м при­ме­нена раз­ре­жен­ная кори­дор­ная ком­по­новка труб в теп­ло­об­мен­ном пучке, что дало воз­мож­ность улуч­шить цир­ку­ля­цию в трубном пучке и создать условия для сни­же­ния кон­цен­тра­ции кор­ро­зи­онно-опасных при­ме­сей. Это также облег­чило доступ для при­ме­не­ния авто­ма­ти­зи­ро­ван­ных средств кон­троля и обслу­жи­ва­ния.

Стрем­ле­ние повы­сить безо­пас­ность и эффек­тив­ность работы энер­го­блока суще­ственно повы­сило его слож­ность. Так, коли­че­ство тех­ноло­ги­че­ских систем в энер­го­блоке с реак­то­ром В-392М по срав­не­нию с энер­го­бло­ком с реак­то­ром В-320 выросло с 247 до 482, число тех­ноло­ги­че­ских защит, бло­ки­ро­вок и сиг­нали­за­ций — с 3686 до 11140, а коли­че­ство испы­та­ний на всех этапах ввода в экс­плу­а­та­цию — с 1638 до 2231.

Для охла­жде­ния теп­ло­но­си­теля про­ек­том пре­ду­смо­трено стро­и­тель­ство гра­дирни про­ек­т­ной высотой 172,5 м, которая в даль­нейшем стала самым высоким соо­ру­же­нием подоб­ного типа в России. При раз­ра­ботке проекта гра­ди­рен для АЭС про­ек­ти­ров­щики учи­ты­вали мно­же­ство фак­то­ров, в том числе геоло­ги­че­ские и мете­о­роло­ги­че­ские условия пло­щадки стро­и­тель­ства. Ведь именно от тем­пе­ра­туры и влаж­но­сти окру­жа­ю­щего воздуха во многом зависят пара­метры гра­дирни.

Стро­и­тель­ство первого энер­го­блока проекта «АЭС-2006» с реак­то­ром ВВЭР-1200 было решено вести на Ново­во­ро­неж­ской пло­щадке, рядом с Ново­во­ро­неж­ской АЭС. Сначала энер­го­блок имел статус энер­го­блока № 1 НВАЭС-2, а после при­нятия его в про­мыш­лен­ную экс­плу­а­та­цию был при­со­е­ди­нен к Ново­во­ро­неж­ской АЭС и стал её шестым энер­го­бло­ком.

Ген­под­ряд­чи­ком для выпол­не­ния ком­плекса работ по соо­ру­же­нию станции НВАЭС-2 стал москов­ский «Атомэнер­го­про­ект».

Стро­и­тель­ство энер­го­блока велось круп­но­блоч­ным методом. Так, при сборке куполь­ной части вну­трен­ней защит­ной оболочки нижняя часть купола сначала была собрана на пло­щадке, а затем краном пере­ме­щена на уста­но­воч­ное место.

Корпус реак­тора из-за своих габа­ри­тов впервые был доста­в­лен на пром­пло­щадку не желез­но­до­рож­ным тран­с­пор­том, а водным путем, пре­о­до­лев 3800 км по Неве, Ладож­скому и Онеж­скому озёрам, Волго-Бал­тийскому каналу, Волге, Волго-Дон­скому каналу и Дону.

24 июня 2008 года был залит первый бетон в фун­да­мен­т­ную плиту здания реак­тор­ного отде­ле­ния первого энер­го­блока. 7 сен­тя­бря 2012 года реактор В-392М был уста­но­в­лен на штатное место. 24 марта 2016 года нача­лась загрузка топлива в актив­ную зону реак­тора, что озна­ме­но­вало собой начало работ по физи­че­скому пуску реак­тора.

На этапе физ­пуска для обес­пе­че­ния допол­ни­тель­ной безо­пас­но­сти актив­ная зона реак­тора была частично загру­жена имита­то­рами ТВС, смон­ти­ро­вана вся аппа­ра­тура кон­троля нейтрон­ного потока. При этом на первом этапе загрузки свежее топливо соста­в­ляло около трети всех загру­жен­ных кассет, осталь­ное – имита­торы ТВС. Далее топливо загру­жа­лось поо­че­редно вместо имита­то­ров ТВС в остав­ше­еся ячейки в соот­вет­ствии с рабочим гра­фи­ком. Такая схема загрузки топлива кар­ди­нально отли­ча­лась её от тех, что осу­ще­ст­в­ля­лись на голов­ных блоках ранее.

20 мая 2016 года в 16 час 11 мин. реактор ВВЭР-1200 вышел на мини­мально кон­тро­ли­ру­е­мый уровень мощ­но­сти, а 20 июня 2016 года энер­го­блок № 1 НВАЭС-2 выдал первый ток в энер­го­си­стему.

Испы­та­ния энер­го­блока успешно завер­ши­лись 23 февраля 2017 года 15-суточ­ным ком­плекс­ным опро­бо­ва­нием на 100 % уровне мощ­но­сти, в ходе кото­рого энер­го­блок под­твер­дил спо­соб­ность ста­бильно нести нагрузку в соот­вет­ствии с про­ек­т­ными пара­мет­рами. 27 февраля энер­го­блок № 1 Ново­во­ро­неж­ской АЭС-2 с реак­то­ром ВВЭР-1200 сдан в про­мыш­лен­ную экс­плу­а­та­цию.

Реактор ВВЭР-1200 сочетает в себе надеж­ность давно про­ве­рен­ных инже­нер­ных решений с ком­плек­сом актив­ных и пас­сив­ных систем безо­пас­но­сти, дора­бо­тан­ных с учетом «пост­фу­ку­сим­ских» тре­бо­ва­ний. Тех­ни­че­ские решения, исполь­зо­ван­ные при про­ек­ти­ро­ва­нии и стро­и­тель­стве реак­тора ВВЭР-1200 проекта В-392М — такие как бассейн выдер­жки отра­бо­тан­ного топлива внутри кон­тайн­мента, фильтры на выходе из межо­боло­чеч­ного вен­ти­ли­ру­е­мого про­стран­ства, уни­каль­ная «ловушка рас­плава» с жерт­вен­ным мате­ри­а­лом, не имеющая ана­ло­гов пас­сив­ная система отвода тепла, — поз­во­ляют отнести его к реак­тор­ной уста­новке поко­ле­ния 3+, причем первой в мире.

Почти парал­лельно со стро­и­тель­ством энер­го­блока № 1 НВАЭС с реак­то­ром В-392М шло соо­ру­же­ние энер­го­блока № 1 Ленин­град­ской АЭС-2 с реак­то­ром ВВЭР-1200 индекса В-491, про­ек­ти­ров­щи­ком кото­рого стал АО «Атом­про­ект» (Санкт-Петер­бург). Реактор В-491 также отно­сился к проекту «АЭС-2006». Друг от друга реак­тор­ные уста­новки В-392М и В-491 отли­чались в основ­ном струк­ту­рой постро­е­ния при­ме­ня­е­мых систем безо­пас­но­сти. В част­но­сти, во втором вари­анте исполь­зу­ется пол­но­стью четы­рех­ка­наль­ное постро­е­ние, тогда как в первом — ком­би­на­ция двух­ка­наль­ных и четы­рех­ка­наль­ных систем безо­пас­но­сти. Кроме того, в системе пас­сив­ного отвода тепла от паро­ге­не­ра­тора (СПОТ ПГ) про­ек­том В-491 пре­ду­смо­трено водяное охла­жде­ние, а В-392М — воз­душ­ное. Суще­ствен­ное отличие между про­ек­тами заклю­ча­ется также в гра­дир­нях, пред­на­зна­чен­ных для охла­жде­ния теп­ло­но­си­теля. Если на ново­во­ро­неж­ской пло­щадке постро­ена одна гра­дирня высотой 172,5 м, то на пло­щадке Ленин­град­ской АЭС-2 их две, каждая высотой 150 м. При этом оба проекта реак­тор­ной уста­новки обла­дают доста­точно высокой сте­пе­нью уни­фи­ка­ции кон­струк­ций, вхо­дя­щих в их состав обо­ру­до­ва­ния и тру­бо­про­во­дов, а также основ­ных тех­ни­че­ских решений по про­ек­т­ным основам и харак­те­ри­сти­кам систем и обо­ру­до­ва­ния.

Стро­и­тель­ство Ленин­град­ской АЭС-2 нача­лось в октябре 2008 года.

Утром 8 декабря 2017 года в актив­ную зону реак­тора энер­го­блока № 1 загру­зили первую из 163 теп­ло­вы­де­ля­ю­щих сборок — таким образом, был начат физи­че­ский пуск реак­тора. 8 января 2018 года завер­ши­лись работы по сборке реак­тора — на свои штатные места встали блок защит­ных труб, верхний блок, блок элек­тро­раз­во­док, был завер­шен монтаж всех дат­чи­ков вну­три­ре­ак­тор­ного кон­троля, закон­чены работы по теп­ло­и­зо­ля­ции реак­тора.

6 февраля 2018 года в реак­торе энер­го­блока № 1 нача­лась упра­в­ля­е­мая цепная реакция — реактор вышел на мини­мально кон­тро­ли­ру­е­мый уровень мощ­но­сти. 16 февраля все испы­та­ния, про­во­ди­мые на мини­мально кон­тро­ли­ру­е­мом уровне мощ­но­сти, были выпол­нены в полном объеме.

9 марта 2018 года энер­го­блок № 1 Ленин­град­ской АЭС-2 с реак­то­ром ВВЭР-1200 проекта В-491 выдал первый ток в энер­го­си­стему, а 29 октября он был принят в про­мыш­лен­ную экс­плу­а­та­цию.

Также как реактор В-392М реактор В-491 в соот­вет­ствии с при­ня­тыми МАГАТЭ кри­те­ри­ями отно­сится к поко­ле­нию 3+.

---

Фотогалерея‍4