Подразделение госкорпорации «Росатом», эксплуатирующая организация российских АЭС ОАО «Концерн Росэнергоатом» продолжает эксперименты по эксплуатации реакторов АЭС на мощности, превышающей проектную. Концерн желает производить как можно больше электроэнергии, но вместо того, чтобы заняться повышением эффективности использования вырабатываемой реакторами тепловой энергии, было принято решение повышать тепловую мощность реакторов. Это опасно, потому что при работе на мощности, превышающей проектную, возрастают нагрузки на корпус реактора, трубопроводы и другие, важные для безопасности элементы. Кроме того, сокращаются заложенные при проектировании АЭС резервы по прочности, давлению, температуре и другим параметрам. Повышение тепловой мощности реактора неизбежно ведёт к снижению безопасности и повышению рисков аварий. Кроме того, для повышения тепловой мощности приходится изменять, модернизировать различные элементы энергоблоков, что само по себе не только опасно, но и требует немалых затрат.

От «разгона» реакторов РБМК отказались

Поразительно, но изначально в программу по повышению тепловой мощности реакторов были включены и уже доказавшие свою капризность и опасность реакторы чернобыльского типа РБМК-1000. В 2007 году Росатом принимает «Программу увеличения выработки электроэнергии на действующих энергоблоках АЭС концерна «Росэнергоатом» на 2007 – 2015 годы» (от 26.03.2007 № ПРГ — 609М07), а ОАО «Росэнергоатом» принимает «Подпрограмму повышения тепловой мощности энергоблоков АЭС с РБМК концерна «Росэнергоатом» на 5 % на 2007-2015 годы (№ АЭС.РБМК ПРГ-85 к(1.9)2007). Напомню, одиннадцать чернобыльских реакторов РБМК-1000 установлены на Ленинградской, Курской и Смоленской АЭС. На Курской АЭС готовят к «разгону» первый энергоблок, в 2009 году его переводят на опытно-промышленную эксплуатацию на тепловой мощности на 5 % выше номинальной.

Выявлено, что при этом могут серьёзно возрасти выбросы радионуклидов, например в полтора раза по йоду-131, что обусловлено повышением количества газово-неплотных ТВЭЛ. Требуется модернизация барабан-сепараторов, деаэраторов и других устройств.

В январе 2011 года в г. Курчатов Курской области прошли общественные слушания по вопросу деятельности Курской АЭС по эксплуатации энергоблока №1 на мощности выше номинальной, материалы готовились направить на государственную экологическую экспертизу. Беллона назвала эксперименты по повышению мощности РБМК авантюрой, граничащей с преступлением и подала замечания к материалам на получение лицензии. Подробно об этом рассказано в публикации Беллоны.ру.

Вряд ли наши аргументы стали основной причиной пересмотра программы, скорее всего, сказались последствия катастрофы на АЭС Фукусима-1, но от опасных планов по «разгону» реакторов РБМК ОАО «Концерн «Росэнергоатом» отказалось.

В 2011 году была разработана и утверждена новая «Программа увеличения выработки электроэнергии на действующих энергоблоках АЭС ОАО «Концерн «Росэнергоатом» на 2011 – 2015 годы» (№ АЭСПРГ – 35к(04-08)2011). Основное изменение – отказ от выполнения мероприятий по повышению тепловой мощности реакторов РБМК-1000 на 5%. Но от экспериментов на реакторах ВВЭР не отказались, хотя и перенесли сроки реализации мероприятий по увеличению тепловой мощности реакторов ВВЭР- 1000.

Почти все реакторы ВВЭР планируют эксплуатировать на мощности, превышающей проектную

В соответствии с Программой Росэнергоатома на энергоблоках № 1, 2, 3, 4 Балаковской, № 1, 2 Ростовской, № 1, 2, 3, 4 Калининской АЭС планируется выполнить мероприятия по повышению тепловой мощности энергоблоков ВВЭР-1000 на 4 %, а на энергоблоках № 3, 4 Кольской АЭС намерены увеличить мощность ВВЭР-440/В-213 на 7%.

То есть «разгонять» будут все реакторы ВВЭР, кроме самых старых и опасных ВВЭР-440/В-230 (энергоблоки №1 и №2 Кольской АЭС) и реакторов Нововоронежской АЭС, в какой-то мере являющихся реакторами-прототипами.

Не будем подробно останавливаться на технических проблемах этих экспериментов. Беллона.ру освещала опасности, связанные с повышением тепловой мощности реакторов Кольской и Ростовской АЭС.

Применение тепловых насосов даст тот же эффект

Важно отметить, что у атомщиков есть выбор как именно повысить выработку электроэнергии. Вместо повышения нагрузок на реактор, можно для достижения той же цели более эффективно использовать тепло, вырабатываемое реакторами на номинальной мощности, например, применив тепловые насосы. В этом случае режим эксплуатации реактора не меняется, значит, дополнительные нагрузки и риски аварий отсутствуют.

Известно, что тепловая мощность реакторов ВВЭР-1000 составляет около 3000 МВт, электрическая мощность – около 1000 МВт. КПД примерно 33%, две трети полученной в реакторе тепловой энергии выбрасывается в окружающую среду – идёт на нагрев водоёма охладителя или атмосферы, в случае использования градирен.

Оказывается, часть вот этого тепла можно использовать для дополнительного перегрева пара и получения дополнительной электроэнергии. Если при предлагаемом Росэнергоатомом повышении тепловой мощности реакторов ВВЭР-10000 можно дополнительно получить около 40 МВт, то применение тепловых насосов даст ровно столько же. При этом тепло будет «отниматься» у охлаждающей воды, что позволит снизить «тепловое загрязнение» водоёма-охладителя и атмосферы.

Применение абсорбционного теплового насоса на паровой турбине АЭС К-1000-60/1500 позволит увеличить мощность турбины на 39,3 МВт, при этом температура охлаждающей воды уменьшится на 1,5 – 2,0 ⁰С, утверждается в работе профессора Николая Ефимова и других сотрудников Южно-российского государственного технического университета. Статья «Использование тепловых насосов в системе охлаждения конденсатора АЭС» опубликована в журнале «Известия высших учебных заведений. Северо-кавказский регион», серия «Технические науки» в 2010 году. «Анализ показал, что при установке теплового насоса в тепловую схему энергоблока АЭС можно создать второй промежуточный перегрев основного пара турбины, уменьшить расход и снизить температуру охлаждающей воды, повысив эффективность работы электростанции», – утверждают авторы исследования.

Тепловой насос – это устройство, которое отнимает тепло у более холодного тела и передаёт его более тёплому, потребляя при этом энергию. По принципу теплового насоса работают холодильники, кондиционеры.

На АЭС испаритель теплового насоса может быть встроен в основной конденсатор турбины, а конденсатор теплового насоса в проточную часть турбины. Тепло отнимается у уже отработавшего пара на входе в основной конденсатор турбины испарителем теплового насоса. Это тепло затем отдается в конденсаторе теплового насоса пару, который нагревается с  62,4⁰ до 75⁰ и снова используется для выработки электроэнергии, а не идёт на бесполезный обогрев окружающей среды. «Такое устройство теплового насоса повышает экономичность установки за счёт второго перегрева основного пара и снижения температуры охлаждающей воды основного конденсата, а также повышает надёжность работы части низкого давления паровой турбины за счёт уменьшения влажности пара, направляемого в последние ступени паровой турбины», – утверждает профессор, доктор технических наук Николай Ефремов и соавторы.

Росатом выбирает наиболее опасный путь

Итак, получить дополнительные 40 МВт электрической мощности от реактора ВВЭР-1000 можно разными способами. Можно добиться разрешения эксплуатировать реактор на мощности, превышающей проектную, при этом снижая резервы безопасности и повышая риск серьёзных аварий. А можно реактор не трогать, а за счёт применения тепловых насосов повысить КПД установки и снизить тепловое загрязнение окружающей среды.

Росатом выбрал первый путь. Но материалы обоснования лицензии на эксплуатацию АЭС на мощности, превышающей проектную, должны пройти государственную экологическую экспертизу. Остаётся надеяться, что опасный эксперимент будет остановлен государственным надзорным органом, что Росприроднадзор и Ростехнадзор посчитают повышение рисков неприемлемым и откажут в выдаче лицензий. Может тогда атомщики обратят внимание на возможность применения тепловых насосов…