Введение

Советский / российский тип ядерного реактора

Водо-водяной энергетический реактор (WWER), или VVER (от водо-водяной энергетический реактор; транслитерируется как vodo vodyanoi enyergeticheskiy reaktor; водяной энергетический реактор) – это серия конструкций реакторов с водой под давлением, первоначально разработанных в Советском Союзе, а затем и в России, ОКБ «Гидропресс». Идея такого реактора была предложена в Курчатовском институте Савелием Моисеевичем Фейнбергом. Реакторы ВВЭР первоначально разрабатывались до 1970-х годов и постоянно модернизировались. В результате, название ВВЭР ассоциируется с широким спектром конструкций реакторов, начиная от реакторов I поколения и заканчивая современными реакторами III+ поколения. Электрическая мощность варьируется от 70 до 1300 МВт, а проекты мощностью до 1700 МВт находятся в разработке, при этом строящиеся были отменены.

История

Самые ранние ВВЭР были построены до 1970 года. Наиболее распространенной конструкцией была модель ВВЭР-440 В230, обеспечивающая 440 МВт электрической мощности. В230 использует шесть основных контуров теплоносителя, каждый из которых оснащен горизонтальным парогенератором. Модифицированная версия ВВЭР-440, модель В213, стала результатом первых стандартов ядерной безопасности, принятых советскими конструкторами. Эта модель включает в себя дополнительные системы аварийного охлаждения активной зоны и вспомогательные системы подачи воды, а также усовершенствованные системы локализации аварий. Более крупный ВВЭР-1000 был разработан после 1975 года и представляет собой четырехконтурную систему, размещенную в защитной оболочке с системой подавления пара распылением (система аварийного охлаждения активной зоны). Конструкции реакторов ВВЭР были усовершенствованы для включения автоматического управления, пассивной безопасности и систем локализации, связанных с реакторами западного поколения III. ВВЭР-1200 – это версия, предлагаемая в настоящее время для строительства, являющаяся развитием ВВЭР-1000 с увеличенной мощностью до примерно 1200 МВт(э) (брутто) и обеспечивающая дополнительные функции пассивной безопасности. Строительство первого блока ВВЭР-1300 (ВВЭР-ТОИ) мощностью 1300 МВт(э) началось в 2018 году. или головка реактора3: корпус реактора4: входные и выходные патрубки5: корпус активной зоны или оболочка активной зоны6: активная зона7: тепловыделяющие сборки]] Русская аббревиатура ВВЭР расшифровывается как «водо-водяной энергетический реактор» (т.е. водяной реактор с водяным замедлителем и водяным охлаждением). Эта конструкция является типом реактора с водой под давлением (PWR). Основные отличительные особенности ВВЭР (вдали), Leopoldov (вдали), Hlohovec (вдали) и АЭС "Темелин" (Чешская Республика), поставляющих тепло в Týn nad Vltavou (вдали). Планируется поставка тепла от АЭС "Дукованы" в Брно (второй по величине город в Чешской Республике), покрывая две трети его потребностей в тепле.

Безопасные барьеры

Типичной особенностью конструкции ядерных реакторов являются многослойные барьеры безопасности, предотвращающие выброс радиоактивных веществ. Реакторы ВВЭР имеют три уровня защиты:

Топливные элементы: герметичная оболочка из циркониевого сплава (циркалой) вокруг таблеток уранового оксида, спеченных из керамики, обеспечивает барьер, устойчивый к высоким температурам и давлению. Стенка корпуса реактора: массивная стальная оболочка герметично окружает всю топливную сборку и первичный теплоноситель. Здание реактора: бетонное защитное здание, окружающее весь первый контур, достаточно прочно, чтобы выдержать скачок давления, который возник бы при пробое первого контура. По сравнению с реакторами РБМК – типом, участвовавшим в Чернобыльской катастрофе – ВВЭР использует более безопасную конструкцию по своей сути, поскольку теплоноситель одновременно является и замедлителем, и, благодаря своей конструкции, имеет отрицательный коэффициент парообразования, как и все реакторы типа PWR. В нем отсутствует риск, присущий РБМК с графитовым замедлителем, – повышение реактивности и резкие изменения мощности при аварии с потерей теплоносителя. Реакторы РБМК также строились без защитных сооружений из-за их больших размеров и высокой стоимости; активная зона ВВЭР значительно меньше.

VVER-440

Одна из самых ранних версий типа ВВЭР, ВВЭР-440, продемонстрировала определенные проблемы в конструкции защитной оболочки. Как и в случае с моделями В-230 и более ранними, которые не были рассчитаны на сопротивление разрушению главной трубы в рамках проектных условий, производитель в новой модели В-213 добавил так называемую башню конденсатора «Пузырь», которая, благодаря дополнительному объему и ряду водяных слоев, предназначена для подавления сил быстрого выброса пара без возникновения утечки из защитной оболочки. В результате, политики Европейского Союза вынудили все страны-члены, эксплуатирующие станции типа ВВЭР-440 В-230 и более ранних, навсегда их остановить. По этой причине Бохуницеской АЭС пришлось закрыть два реактора, а Козлодуйской АЭС – четыре. В то время как в случае с атомной электростанцией Грайфсвальд, немецкий регулирующий орган уже принял аналогичное решение после падения Берлинской стены.

VVER-1000

Когда реактор ВВЭР был впервые построен, его конструкция предусматривала 35 лет эксплуатации. После этого считалось необходимым проведение капитального ремонта с полной заменой критически важных компонентов, таких как топливные каналы и каналы управляющих стержней. Поскольку для реакторов РБМК была предусмотрена масштабная программа замены через 35 лет, конструкторы изначально решили применить аналогичную схему и для реакторов типа ВВЭР, хотя они и обладают более прочной конструкцией, чем РБМК. Большинство российских АЭС с реакторами ВВЭР сейчас достигают и превышают 35-летний рубеж. Более поздние проектные исследования позволили увеличить срок службы до 50 лет с заменой оборудования. Новые реакторы ВВЭР будут иметь паспорт с указанием увеличенного срока службы. В 2010 году старейший ВВЭР-1000 на Нововоронежской АЭС был остановлен для модернизации с целью продления срока его эксплуатации еще на 20 лет, став первым реактором, прошедшим подобное продление. Работы включают модернизацию систем управления, защиты и аварийной защиты, а также повышение уровня безопасности и радиационной защиты. В 2018 году Росатом объявил о разработке технологии термического отжига для корпусов реакторов, которая снижает радиационное повреждение и продлевает срок службы на 15-30 лет. Эффективность этой технологии была продемонстрирована на первом энергоблоке Балаковской АЭС.

VVER-1200

VVER 1200 (или NPP 2006 или AES 2006) является развитием VVER 1000, предлагаемого для внутреннего и экспортного использования. Конструкция реактора была усовершенствована для оптимизации топливной эффективности. Технические характеристики включают в себя стоимость строительства 1200 долларов США за кВт, планируемое время строительства – 54 месяца, 60-летний срок службы при коэффициенте мощности 90% и потребность примерно на 35% меньше оперативного персонала, чем у VVER 1000. VVER 1200 имеет валовую и чистую тепловую эффективность 37,5% и 34,8% соответственно. VVER 1200 будет вырабатывать 1198 МВт электроэнергии. Первые два блока были построены на Ленинградской АЭС-2 и Нововоронежской АЭС-2. Планируется строительство новых реакторов типа VVER 1200/491, аналогичных проекту Ленинградской АЭС-2 (Калининградская и Нижегородская АЭС), и они находятся в стадии строительства. Тип реактора VVER 1200/392М, установленный на Нововоронежской АЭС-2, также был выбран для Северской, Центральной и Южно-Уральской АЭС. Была разработана стандартная версия VVER 1200/513, основанная на конструкции VVER TOI (VVER 1300/510). В июле 2012 года был заключен контракт на строительство двух АЭС 2006 в Беларуси, в Островце, и на предоставление Россией кредита в размере 10 миллиардов долларов США для финансирования проекта. АЭС 2006 участвует в тендере на строительство АЭС Hanhikivi в Финляндии. Контракт на поставку оборудования был подписан в 2013 году, но расторгнут в 2022 году, главным образом из-за вторжения России в Украину. 30 ноября 2017 года был залит бетон основания ядерного острова для первого из двух блоков VVER 1200/523 на АЭС "Руппур" в Бангладеш. Электростанция будет представлять собой ядерную электростанцию мощностью 2,4 ГВт в Бангладеш. Планируется ввести в эксплуатацию два блока мощностью 2,4 ГВт в 2023 и 2024 годах. 7 марта 2019 года Китайская национальная ядерная корпорация и Atomstroyexport подписали детальный контракт на строительство четырех VVER 1200, по два на АЭС Тяньвань и АЭС Сюдабао. Строительство начнется в мае 2021 года, а коммерческая эксплуатация всех блоков ожидается в период с 2026 по 2028 год. С 2020 года будет проводиться опытная эксплуатация 18-месячного цикла перегрузки топлива, что приведет к увеличению коэффициента использования установленной мощности по сравнению с предыдущим 12-месячным циклом.

Особенности безопасности

Ядерная часть станции размещена в едином здании, выполняющем функции герметичной оболочки и защиты от ракетного воздействия. Помимо реактора и парогенераторов, в него входят усовершенствованная машина для загрузки топлива и компьютеризированные системы управления реактором. Также в этом же здании защищены системы безопасности, включая систему аварийного охлаждения реактора, аварийный резервный дизель-генератор и резервный источник питания для подпитки воды.

В версии АЭС-92 реактора ВВЭР-1000, используемого на АЭС Куданкулам в Индии, к существующим активным системам была добавлена пассивная система отвода тепла. Она сохранена в более новой конструкции ВВЭР-1200 и в будущих разработках. Система основана на системе охлаждения и резервуарах с водой, расположенных над герметичной оболочкой. Пассивные системы обеспечивают выполнение всех функций безопасности в течение 24 часов, а безопасность активной зоны – в течение 72 часов. Улавливатель расплава активной зоны будет установлен на АЭС Руппур и АЭС Эль-Дабаа.

Электростанции

+ Список действующих, планируемых и строящихся ВВЭР-установок
Электростанция Страна Координаты Реакторы Примечания
Аккую Турция (4 × ВВЭР 1200/513) (AES 2006 со стандартом TOI) В строительстве.
Астравец Беларусь (2 × VVER 1200/491) Блок 1 в эксплуатации с 2020 года. Блок 2 начал работу в мае 2023 года.
Балаково Россия 4 × ВВЭР 1000/320 (2 × ВВЭР 1000/320) Строительство блоков 5 и 6 отменено. Подлежит демонтажу.
Белене Болгария (2 × ВВЭР 1000/466B) Приостановлено в 2012 году.
Богунице Словакия 2 × ВВЭР 440/230 2 × ВВЭР 440/213 Разделена на две станции, V 1 и V 2 с двумя реакторами на каждой. Блоки ВВЭР 440/230 на станции V1 закрыты в 2006 и 2008 годах.
Бушер Иран 1 × ВВЭР 1000/446 (1 × ВВЭР 1000/446) (2 × ВВЭР 1000/528) Версия V 392, адаптированная к Бушерскому объекту. Строительство блока №2 отменено Росатомом в 2007 году, планируется строительство блоков №3 и 4.
Дукованы Чехия 4 × ВВЭР 440/213 Модернизирован до 510 МВт в 2009-2012 гг. Планируется модернизация до 522 МВт.
Эль-Дабаа Египет (4 × ВВЭР 1200/529) В строительстве.
Грайфсвальд Германия 4 × ВВЭР 440/230 1 × ВВЭР 440/213 (3 × ВВЭР 440/213) Выведена из эксплуатации. Блок 6 завершен, но не введен в эксплуатацию. Строительство блоков 7 и 8 отменено.
Калинин Россия 2 × ВВЭР 1000/338 2 × ВВЭР 1000/320 Строительство блока 4 было приостановлено в 1991 году, а строительство блока 3 замедлилось в 1990 году. В начале 1990-х годов строительство блока 3 возобновилось и было введено в эксплуатацию в 2004 году. Блок 4 – в 2012 году.
Ханхикиви Финляндия 1 × ВВЭР 1200/491 Отложено на неопределенный срок с марта 2022 года. Контракт расторгнут в мае 2022 года.
Хмельницкая Украина 2 × ВВЭР 1000/320 (2 × ВВЭР 1000/392B) Строительство блока 4 отменено в 2021 году. Планируется завершить строительство блока 3 чешской компанией Škoda JS как ВВЭР 1000, подписан контракт на строительство блоков 5 и 6 с Westinghouse AP1000.
Кола Россия 2 × ВВЭР 440/230 2 × ВВЭР 440/213 Все блоки продлены до 60 лет срока эксплуатации.
Куданкулам Индия 2 × ВВЭР 1000/412 (AES 92) (4 × ВВЭР 1000/412) (AES 92) Блок 1 в эксплуатации с 13 июля 2013 года; Блок 2 в эксплуатации с 10 июля 2016 года. Блоки 3, 4, 5 и 6 в строительстве.
Козлодуй Болгария 4 × ВВЭР 440/230 2 × ВВЭР 1000 Старые блоки ВВЭР 440/230 закрыты в 2004 и 2007 годах.
Курск II Россия 2 × ВВЭР TOI (2 × ВВЭР TOI) Первый ВВЭР TOI.
Нововоронеж Россия 1 × ВВЭР 210 (В 1) 1 × ВВЭР 365 (В 3М) 2 × ВВЭР 440/179 1 × ВВЭР 1000/187 Все блоки являются прототипами. Блоки 1 и 2 выведены из эксплуатации. Блок 3 модернизирован в 2002 году.
Нововоронеж II Россия 2 × ВВЭР 1200/392M (AES 2006) Блок 1 является прототипом ВВЭР 1200/392M (AES 2006), введен в эксплуатацию в 2017 году, за которым последовал блок 2 в 2019 году.
Пакш Венгрия 4 × ВВЭР 440/213 (2 × ВВЭР 1200/517) Два блока ВВЭР 1200 в строительстве.
Райнсберг Германия 1 × ВВЭР 70 (В 2) Объект выведен из эксплуатации в 1990 году.
Ровно Украина 2 × ВВЭР 440/213 2 × ВВЭР 1000/320 (2 × ВВЭР 1000/320) Планирование блоков 5 и 6 приостановлено в 1990 году.
Руппур Бангладеш 2 × ВВЭР 1200/523 Блоки 1 и 2 в строительстве; планируется ввод в эксплуатацию в 2023 и 2024 годах.
Ростов Россия 4 × ВВЭР 1000/320 Строительство станции было приостановлено в 1990 году, первый блок был почти на 100% завершен. Строительство возобновилось в 1999-2000 годах, первый блок введен в эксплуатацию в 2001 году, четвертый – в 2018 году.
Южная Украина Украина 1 × ВВЭР 1000/302 1 × ВВЭР 1000/338 1 × ВВЭР 1000/320 (1 × ВВЭР 1000/320) Строительство блока 4 приостановлено в 1989 году и отменено в 1991 году.
Штендаль Германия (4 × ВВЭР 1000/320) Строительство всех 4 блоков отменено в 1991 году после объединения Германии.
Темелин Чехия 2 × ВВЭР 1000/320 (2 × ВВЭР 1000/320) Западные системы управления. Оба блока модернизированы до 1086 МВт и введены в эксплуатацию в 2000 и 2002 годах соответственно, блоки 3 и 4 (того же типа) отменены в 1990 году из-за смены политического режима, завершен только фундамент. Теперь планируется строительство блоков 3 и 4 по другому проекту.
Тяньвань Китай 2 × ВВЭР 1000/428 (AES 91) 2 × ВВЭР 1000/428M (AES 91) (2 × ВВЭР 1200) Строительство ВВЭР 1200 началось в мае 2021 года и феврале 2022 года.
Сюдабао Китай (2 × ВВЭР 1200) Строительство первого реактора началось 28 июля 2021 года, а строительство второго реактора – 19 мая 2022 года.
Запорожская Украина 6 × ВВЭР 1000/320 Крупнейшая атомная электростанция в Европе.