Безопасность атомной энергетики

Безопасность современных атомных реакторов

Ядерные реактора XXI века

Наличие апробированных в энергетике ядерных технологий, доказанная экономическая конкурен­тоспособность и техническая безопасность делают ядерную энергию фаворитом в обеспечении значи­тельной доли производства энергии в наступающем XXI веке.

В крупномасштабной ядерной энергетике будут присутствовать реакторы различной функциональ­ной принадлежности: производство энергии, рас­ширенное воспроизводство топлива, производство изотопов и выжигание актинидов, при этом в ре­шение основной задачи производства энергии бу­дут вовлечены реакторы всех функциональных нап­равлений.

Сегодняшний и предполагаемый с учетом вос­точноевропейской и азиатской составляющих раз­вития ядерной энергетики вклад легководных ре­акторов в мировой ядерный парк с неизбежностью, диктуемой экономическими соображениями, ос­тавляет их в мировой ядерной энергетике нового века.

Вместе с тем прогнозируемое значительное уве­личение доли ядерного производства энергии тре­бует анализа места реакторов различных типов в крупномасштабной ядерной энергетике XXI века. Особенности этой новой фазы использования ядер­ной энергии, такие, как увеличение ее объема до десятков процентов в электроэнергетике, необхо­димость воспроизводства делящихся ядерных мат­ериалов, расширение областей применения и кру­га стран, использующих ядерные установки, дела­ют необходимым уточнить условия и требования, которые должны быть обязательными для реакто­ров, претендующих на существенную роль в ядер­ной энергетике будущего.

Разнообразие признаков и условий существова­ния крупномасштабной атомной энергетики опре­деляет необходимость наряду с совершенствовани­ем проектов ныне действующих реакторов прово­дить поиск и разработку реакторов нового поколе­ния. Предпочтение при выборе направлений новых разработок должны иметь предложения, которые вносят новое качество в решение проблем ядерной энергетики будущего. Невозможно предложить на перспективу единственный проект реактора, кото­рый бы наилучшим образом решил все задачи, сто­ящие перед ядерной энергетикой. В перспективе бу­дет функционировать ряд типов реакторов, каж­дый из которых может наилучшим образом решать ту или иную задачу крупномасштабной энергети­ки, и в числе этих типов, безусловно, будут реак­торы ВВЭР.

Тенденцией развития энергетических реакторов будет продолжение линии на их использование для производства электричества. С этой целью будет продолжено строительство реакторов большой и средней мощности, хорошо зарекомендовавших се­бя на предыдущих этапах.

Наряду с этим будут реализовываться линии в направлении дальнейшего увеличения мощности. В частности, масштабы российских энергосистем ев­ропейской части и требование конкурентоспособ­ности с ТЭЦ на органическом топливе обосновы­вают тенденцию увеличения единичной мощнос­ти блока, а нацеленность на мировой рынок дела­ет необходимым иметь для российского и зарубеж­ного применения российский проект энергоблока ВВЭР, не уступающий западным проектам по мощности и другим показателям.

Крупномасштабная ядерная энергетика не мо­жет быть реализована на использовании только урана–235. Подпитка делящейся компонентной из ес­тественного урана, постоянно вовлекаемого в топ­ливный цикл, будет не достаточна для функцио­нирования всей совокупности разнообразных реак­торов ядерной энергетики.

Воспроизводство делящихся материалов являет­ся одним из основных признаков ядерной энерге­тики будущего. Эта функция будет реализовывать­ся реакторами–размножителями. Основной функ­цией таких реакторов является расширенное вос­производство топлива, необходимого для обеспе­чения топливом всей структуры ядерной энерге­тики.

Таким образом, в будущей энергетике будут сосу­ществовать реакторы–размножители ядерного топ­лива и реакторы, потребляющие топливо. Их ко­личественное соотношение в крупномасштабной ядерной энергетике мира будет определяться нейт­ронным балансом всей структуры ядерной энер­гетики и уровнем воспроизводства топлива в ре­акторах.

Положительный нейтронный баланс системы ре­акторов ядерной энергетики при необходимости может обеспечить не только расширенное воспро­изводство ядерного топлива, но и выжигание наи­более опасных радионуклидов. Для этих целей может быть разработан специальный тепловой реактор–выжигатель.

Соотношение количества реакторов разного наз­начения зависит от совершенства их характеристик, областей использования, степени развитости ядер­ной энергетики и состояния решения проблемы об­ращения с радиоактивными отходами.

Следовательно, наиболее целесообразным пред­ставляется путь эволюционного совершенствова­ния зарекомендовавших себя реализованных про­ектов ядерного комплекса и создания ядерных тех­нологий нового поколения, базирующихся на опы­те предыдущих этапов, в частности создания и раз­вития концепции ВВЭР.

Гетерогенно-каталитические методы Каталитические методы обезвреживания газов позволяют эффективно проводить очистку газов от оксидов азота.

Высокотемпературное каталитическое восстановление осуществляют в присутствии газов восстановителей водорода, оксида углерода, углеводородов (пары керосина, нефтяной и природный газ).

Селективное каталитическое восстановление (СКВ) получило в последние годы наибольшее распространение для очистки газов от NОX. Особенностью этого процесса является взаимодействие используемого восстановителя с оксидами азота в присутствии кислорода.

Особенностью вышеприведенных реакций является значительное влияние кислорода на скорость ее протекания. При изменении концентрации О2 от 0,1 до 1,0 % скорость восстановления резко увеличивается на различных катализаторах (рис.2).

Основные области применения методов СКВ - это очистка отходящих газов от NОХ в производстве азотной кислоты и дымовых газов при сжигании топлива.

УСТРОЙСТВО РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ