От Хиросимы до Фукусимы - Владимир Сливяк

ВВЭР-1200

Такие реакторы пока нигде не работают, несколько находятся в стадии строительства в России, то есть в отношении ВВЭР-1200 отсутствует какая-либо статистика, подтвержденная длительным опытом эксплуатации. По проектам таких реакторов доступно не так много информации, как хотелось бы. Основные проблемы, которые сопутствуют проектам с такими реакторами, были описаны выше в разделе о новых российских АЭС. Вместе с этим хотелось бы остановиться на технологии «ловушка расплава», которая преподносится как решение проблемы крупных аварий с расплавлением активной зоны на ВВЭР-1200. Как считают европейские эксперты («ловушка» также присутствует в конструкции французского EPR), эта технология не может полностью предотвратить крупную аварию в связи с тем, что на реакторе может произойти взрыв до того, как «ловушка» будет задействована[48]. (Подробнее об этой новинке – ниже, в описании EPR.)

Европейский реактор с водой под давлением (EPR)

EPR – это модель, созданная на основе французского N4 и немецкого KONVOI – разработок второго поколения, запущенных в эксплуатацию во Франции и Германии[49].

Целью, поставленной при разработке EPR, было усовершенствование уровня безопасности реактора (в частности, снижение вероятности возникновения аварии в 10 раз), сокращение количества сложных аварий путем ограничения их влияния на собственное оборудование, а также уменьшение стоимости.

Однако по сравнению со своими предшественниками реактор EPR имеет несколько таких особенностей, от которых уровень безопасности снижается.

Схема реактора EPR

Во-первых, размер реакторного здания был уменьшен за счет упрощения схемы аварийного охлаждения активной зоны.

Во-вторых, по сравнению с N4 тепловая мощность реактора была увеличена на 15 % через изменение конструкции парогенераторов, позволяя основным насосам охлаждающего контура работать с более высокой мощностью.

В-третьих, система безопасности реактора EPR уступает KONVOI из-за менее совершенной системы аварийного охлаждения активной зоны.

Несколько других усовершенствований преподаются как повышающие уровень безопасности.

Резервуар для хранения воды для дозаправки (IRWST) располагается в нижней части корпуса реактора. В случае аварии с потерей теплоносителя он способен переключаться на режим безопасного впрыскивания. В этом случае можно избежать создания некоторых причин аварий. Однако вероятность достижения полной безопасности достаточно мала.

Задачей «ловушки» в активной зоне реактора является предупреждение аварии с расплавлением активной зоны. Аналогичная технология предлагается для реализации и на ВВЭР-1200. Однако еще до того, как «ловушка» вступает в действие, по нескольким причинам может произойти сильнейший взрыв, последствием которого будет разрушение части реактора. Кроме того, взрыв может случиться и позже, когда продукты расплавления активной зоны соприкоснутся с водой, предназначенной для охлаждения плавящейся активной зоны. Даже если этого не произойдет, остается неясным, как именно будет проходить охлаждение расплавленной активной зоны, ведь на поверхности продукта плавления может застыть твердый слой, предотвращающий отвод тепла.

Конструкция системы отвода тепла взята из N4. Она не допускает возникновения избыточного давления. Эта система должна оставаться работоспособной на протяжении длительного времени. Информация об авариях, произошедших с данной системой, недоступна.

Система предотвращения водородного взрыва за счет снижения концентрации водорода внутри защитной оболочки. Такие системы функционируют во многих реакторах западного образца с водой под давлением. Вероятно, они эффективны в снижении риска взрыва, но не могут исключить его полностью.

EPR оснащен цифровой инструментально-контрольной системой. Применение на практике данной системы сильно зависит от разработчика, поэтому достаточно сложно контролировать правильный ввод системы в эксплуатацию. Подобная система была установлена на АЭС «Некар-1» типа PWR в 2001 году в Германии; система дала сбой, и на протяжении некоторого времени аварийное отключение реактора оказалось невозможно. Цифровая система была также установлена на PWR АЭС «Сайзвэл» в Великобритании, при вводе АЭС в эксплуатацию, что в апреле 1998 года привело к серьезному снижению эффективности защитной системы реактора.

Защитная система от авианалетов эквивалентна системе германской KONVOI и не достигает нового, более высокого уровня безопасности. Несмотря на изменения, EPR повторяет все проблемы, присущие PWR второго поколения, которые до сих пор так и не решены. Согласно документам регулирующих органов Финляндии, в реакторах EPR в сборных фильтрах засоряются выходные отверстия, хотя патенты французских экспертов утверждают, что это не является значимым фактором при сравнении имеющихся конструкций реакторов. Выходные отверстия были изучены финскими экспертами много лет назад, но и сейчас являются источником проблем для EPR.

В конечном счете, нет гарантии того, что уровень безопасности EPR по сравнению с реакторами N4 и KONVOI существенно выше; в частности, снижение вероятности расплавления активной зоны в 10 раз – не доказано. Более того, есть серьезные сомнения в эффективности «ловушки».

Модульный реактор с шаровой засыпкой (PBMR)

PBMR является высокотемпературным газоохлаждаемым реактором (HTGR). В некоторых странах до конца 80-х годов продолжалось строительство HTGR. Однако функционировали только опытные образцы АЭС и были остановлены самое большее после 12 лет эксплуатации: «Пич Баттом 1» и «Форт Сэнт Враин», США, в 1974 и 1989 годах; «Винфрит», Великобритания, в 1976 году; «Гам-Вентроп», Германия, в 1988 году[50].

В отличие от реакторов на воде, в конструкции PBMR используется гелий под давлением, нагреваемый в активной зоне реактора для приведения в действие ряда турбин, прикрепленных к генератору. Гелий также используется для охлаждения. Температура гелия на выходе из активной зоны достигает около 900 °C с давлением около 69 бар. Вторичный гелиевый контур охлаждается водой[51].

Проектировщики говорят, что на PBMR невозможны инциденты, которые могут привести к повреждению топливных элементов и выбросу радиации. Данные утверждения основываются на теплоустойчивости и целостности графитовых тепловыделяющих сборок, размером с теннисный мяч, которых в реакторе находится около 400 тыс. Каждый тепловыделяющий элемент имеет графитовое ядро, содержащее в себе частицы обогащенного урана (до 10 %), заключенное в капсулы из твердого углерода.