какие реакторы используют в россии на аэс
Как работает АЭС?
Как работает АЭС?
Атомная электростанция — комплекс необходимых систем, устройств, оборудования и сооружений, предназначенный для производства электрической энергии. В качестве топлива станция использует уран-235. Наличие ядерного реактора отличает АЭС от других электростанций.
На АЭС происходит три взаимных преобразования форм энергии
переходит в тепловую
переходит в механическую
преобразуется в электрическую
2. Тепловая энергия переходит в механическую
Тепло отводится из активной зоны реактора теплоносителем — жидким или газообразным веществом, проходящим через ее объем. Эта тепловая энергия используется для получения водяного пара в парогенераторе.
3. Механическая энергия преобразуется в электрическую
Механическая энергия пара направляется к турбогенератору, где она превращается в электрическую и дальше по проводам поступает к потребителям.
Из чего состоит АЭС?
Атомная станция представляет собой комплекс зданий, в которых размещено технологическое оборудование. Основным является главный корпус, где находится реакторный зал. В нём размещается сам реактор, бассейн выдержки ядерного топлива, перегрузочная машина (для осуществления перегрузок топлива), за всем этим наблюдают операторы с блочного щита управления (БЩУ).
Есть также второе здание, где размещается турбинный зал(2) : парогенераторы, сама турбина. Далее по технологической цепочке следуют конденсаторы и высоковольтные линии электропередач, уходящие за пределы площадки станции.
На территории находятся корпус для перегрузки и хранения в специальных бассейнах отработавшего ядерного топлива. Кроме того, станции комплектуются элементами оборотной системы охлаждения – градирнями(3) (бетонная башня, сужающаяся кверху), прудом-охладителем (естественный водоем, либо искусственно созданный) и брызгальными бассейнами.
Какие бывают АЭС?
В зависимости от типа реактора на АЭС могут быть 1, 2 или 3 контура работы теплоносителя. В России наибольшее распространение получили двухконтурные АЭС с реакторами типа ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор).
АЭС С 1-КОНТУРНЫМИ РЕАКТОРАМИ
АЭС С 1-КОНТУРНЫМИ РЕАКТОРАМИ
Одноконтурная схема применяется на атомных станциях с реакторами типа РБМК-1000. Реактор работает в блоке с двумя конденсационными турбинами и двумя генераторами. При этом кипящий реактор сам является парогенератором, что и обеспечивает возможность применения одноконтурной схемы. Одноконтурная схема относительно проста, но радиоактивность в этом случае распространяется на все элементы блока, что усложняет биологическую защиту.
В настоящее время в России действует 4 АЭС с одноконтурными реакторами
АЭС С 2-КОНТУРНЫМИ РЕАКТОРАМИ
АЭС С 2-КОНТУРНЫМИ РЕАКТОРАМИ
Двухконтурную схему применяют на атомных станциях с в водо-водяными реакторами типа ВВЭР. В активную зону реактора подается под давлением вода, которая нагревается. Энергия теплоносителя используется в парогенераторе для образования насыщенного пара. Второй контур нерадиоактивен. Блок состоит из одной конденсационной турбины мощностью 1000 МВт или двух турбин мощностью по 500 МВт с соответствующими генераторами.
В настоящее время в России действует 6 АЭС с двухконтурными реакторами
АЭС С 3-КОНТУРНЫМИ РЕАКТОРАМИ
АЭС С 3-КОНТУРНЫМИ РЕАКТОРАМИ
Трехконтурную схему применяют на АЭС с реакторами на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем типа БН. Чтобы исключить контакт радиоактивного натрия с водой, сооружают второй контур с нерадиоактивным натрием. Таким образом схема получается трехконтурной.
В настоящее время в России действует 1 АЭС с трехконтурным реактором
В настоящее время в России действует 4 АЭС с одноконтурными реакторами
В настоящее время в России действует 6 АЭС с двухконтурными реакторами
В настоящее время в России действует 1 АЭС с трехконтурными реакторами
АЭС как мощный базовый источник энергии
Генерация электроэнергии
Концерн «Росэнергоатом», входящий в Электроэнергетический дивизион Госкорпорации «Росатом», является крупнейшей генерирующей компанией в России и 2-й в мире по объему атомных генерирующих мощностей, уступая лишь французской EDF.
В общей сложности на 11 АЭС России эксплуатируются 38 энергоблоков установленной мощностью 30,3 ГВт, из них:
— 21 энергоблок с реакторами типа ВВЭР (из них 3 энергоблока – ВВЭР-1200, 13 энергоблоков – ВВЭР-1000 и 5 энергоблоков – ВВЭР-440 различных модификаций);
— 13 энергоблоков с канальными реакторами (10 энергоблоков с реакторами типа РБМК-1000 и 3 энергоблока с реакторами типа ЭГП-6);
— 2 энергоблока с реакторами на быстрых нейтронах с натриевым охлаждением (БН-600 и БН-800).
— 2 реактора ПАТЭС типа КЛТ-40С электрической мощностью 35 МВт каждый.
Доля выработки электроэнергии атомными станциями в России составляет около 19% от всего производимого электричества. При этом в Европейской части страны доля атомной энергетики достигает 30%, а на Северо-Западе – 37%.
АЭС России вносят заметный вклад в борьбу с глобальным потеплением. Благодаря их работе ежегодно предотвращается выброс в атмосферу 210 млн тонн углекислого газа (СО2).
Приоритетом эксплуатации российских АЭС является безопасность. За последние 20 лет на российских АЭС не зафиксировано ни одного серьезного нарушения безопасности, классифицируемого выше первого уровня по Международной шкале INES. Неуклонно сокращается число внеплановых отключений АЭС от сети и внеплановых остановов работы реакторов. Радиационный фон в районах расположения АЭС не превышает установленных норм и соответствует природным значениям, характерным для соответствующих местностей.
Важной задачей в сфере эксплуатации российских АЭС является повышение коэффициента использования установленной мощности (КИУМ) работающих станций. Для решения этой задачи была разработана специальная программа, которая обеспечивает существенный рост выработки электроэнергии.
Действующие АЭС
Балаковская АЭС
Расположение:
близ г. Балаково (Саратовская обл.)
Типы реакторов: ВВЭР-1000
Энергоблоков в эксплуатации: 4
Годы ввода в эксплуатацию:
1985, 1987, 1988, 1993
Балаковская АЭС относится к числу крупнейших и современных предприятий энергетики России, обеспечивая четверть производства электроэнергии в Приволжском федеральном округе. Ее электроэнергией надежно обеспечиваются потребители Поволжья (76% поставляемой электроэнергии), Центра (13%), Урала (8%) и Сибири (3%). Она оснащена реакторами ВВЭР (водо-водяные энергетические реакторы корпусного типа с обычной водой под давлением). Станция является признаным лидером по многим показателям. Она признавалась лучшей АЭС России в 1995, 1999-2000, 2003, 2005-2009, 2011-2014 и 2016-2017 годах.
Белоярская АЭС
Расположение:
близ г. Заречный (Свердловская обл.)
Типы реакторов: АМБ-100/200, БН-600, БН-800
Энергоблоков в эксплуатации: 2 (2 – окончательно остановлены, 2 – в эксплуатации)
Годы ввода в эксплуатацию:
1964, 1967, 1980, 2016
Это первая АЭС большой мощности в истории атомной энергетики страны, и первая с реакторами разных типов на площадке. Именно на Белоярской АЭС эксплуатируется – самый мощный энергоблок в мире с реактором на быстрых нейтронах БН-800 (№ 4). По показателям надежности и безопасности он входит в число лучших ядерных реакторов мира. Энергоблоки на быстрых нейтронах призваны существенно расширить топливную базу атомной энергетики и минимизировать объем отходов за счёт организации замкнутого ядерно-топливного цикла. Энергоблоки № 1 и № 2 выработали свой ресурс, и в 1980-е годы были окончательно остановлены. Энергоблок с реактором на быстрых нейтронах БН-800 был принят в промышленную эксплуатацию 1 ноября 2016 года.
Билибинская АЭС
Расположение: близ г. Билибино (Чукотский автономный округ)
Типы реакторов: ЭГП-6
Энергоблоков в эксплуатации: 3 (блок № 1 выведен из эксплуатации)
Годы ввода в эксплуатацию:
1974 (2), 1975, 1976
Станция производит около 50% электроэнергии, вырабатываемой в регионе. В настоящий момент на АЭС эксплуатируются три уран-графитовых канальных реактора типа ЭГП-6 установленной электрической мощностью 12 МВт каждый. Станция вырабатывает как электрическую, так и тепловую энергию, которая идет на теплоснабжение Билибино. Установленная электрическая мощность Билибинской АЭС – 48 МВт при одновременном отпуске тепла потребителям до 67 Гкал/ч. При снижении температуры воздуха до –50°С АЭС работает в теплофикационном режиме и развивает теплофикационную мощность 100 Гкал/ч при снижении генерируемой электрической мощности до 38 МВт. В январе 2019 года Ростехнадзор выдал «Росэнергоатому» лицензию на эксплуатацию в режиме без генерации энергоблока № 1 станции, остановленного для вывода из эксплуатации.
Калининская АЭС
Расположение: близ г. Удомля (Тверская обл.)
Тип реактора: ВВЭР-1000
Энергоблоков в эксплуатации: 4
Год ввода в эксплуатацию:
1984, 1986, 2004, 2012
В составе Калининской атомной станции четыре действующих энергоблока с водо-водяными энергетическими реакторами ВВЭР-1000 мощностью 1000 МВт (эл.) каждый. Калининская АЭС вырабатывает 70% от всего объема электроэнергии, производимой в Тверской области, и обеспечивает электроэнергией большинство промышленных предприятий Тверской области. Благодаря своему географическому расположению, станция осуществляет высоковольтный транзит электроэнергии и выдает мощность в Единую энергосистему Центра России, и далее по высоковольтным линиям — в Тверь, Москву, Санкт-Петербург, Владимир и Череповец. В рамках выполнения отраслевой Программы увеличения выработки электроэнергии на действующих энергоблоках АЭС на 2011–2015 гг. на энергоблоках Калининской АЭС реализуется программа увеличения мощности реакторной установки до 104% от номинальной. В 2014 году получена лицензия Ростехнадзора на эксплуатацию энергоблока № 1 в продленном сроке (до 28 июня 2025 года). Этому предшествовало выполнение масштабной программы модернизационных работ, которые проводились, начиная с 2009 года. В ноябре 2017 года была получена лицензия Ростехнадзора на продление срока эксплуатации энергоблока № 2 на 21 год, до 30 ноября 2038 года. Этому предшествовало выполнение целого ряда подготовительных мероприятий (включая полную модернизацию третьей системы безопасности, замену комплекса электрооборудования системы управления и защиты реактора, аппаратуры автоматического контроля нейтронного потока и др.).
Кольская АЭС
Расположение: близ г. Полярные Зори (Мурманская обл.)
Крупнейшие действующие АЭС России
В общей сложности на 10 атомных станциях России в промышленной эксплуатации находятся 35 энергоблоков. Суммарная установленная мощность всех энергоблоков составляет 27,89 ГВт. Они вырабатывают более 18% всего производимого электричества.
АЭС России вносят заметный вклад в борьбу с глобальным потеплением. Благодаря их работе ежегодно предотвращается выброс в атмосферу 210 млн тонн углекислого газа (СО2).
Приоритетом эксплуатации российских АЭС является безопасность. За последние 16 лет на российских АЭС не зафиксировано ни одного серьезного нарушения безопасности, классифицируемого выше первого уровня по Международной шкале INES.
Радиационный фон в районах расположения АЭС не превышает установленных норм и соответствует природным значениям, характерным для соответствующих местностей.
Помимо действующих АЭС, в настоящий момент на территории России идет строительство еще четырех АЭС. К ним относятся Плавучая АЭС «Академик Ломоносов», Нововоронежская АЭС-2, Ленинградская АЭС-2, а также Курская АЭС-2.
Ниже мы расскажем о 10 действующих АЭС на территории нашей страны.
Балаковская АЭС
Типы реакторов : ВВЭР-1000
Годы ввода в эксплуатацию : 1985, 1987, 1988, 1993
Балаковская АЭС относится к числу крупнейших и современных предприятий энергетики России, обеспечивая четверть производства электроэнергии в Приволжском федеральном округе.
Ее электроэнергией надежно обеспечиваются потребители Поволжья (76% поставляемой электроэнергии), Центра (13%), Урала (8%) и Сибири (3%).
Она оснащена реакторами ВВЭР (водо-водяные энергетические реакторы корпусного типа с обычной водой под давлением).
Электроэнергия Балаковской АЭС — самая дешевая среди всех АЭС и тепловых электростанций России.
Коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) на Балаковской АЭС составляет более 80%.
Станция по итогам работы в 1995, 1999, 2000, 2003, 2005-2009 и 2011-2014 гг. удостаивалась звания «Лучшая АЭС России».
Белоярская АЭС
Типы реакторов : АМБ-100/200, БН-600, БН-800
Энергоблоков : 4 (2 – окончательно остановлены, 2 – в эксплуатации)
Годы ввода в эксплуатацию : 1964, 1967, 1980, 2016 Это первая АЭС большой мощности в истории атомной энергетики страны, и единственная с реакторами разных типов на площадке.
Именно на Белоярской АЭС эксплуатируется – самый мощный энергоблок в мире с реактором на быстрых нейтронах БН-600 (№3).
По показателям надежности и безопасности он входит в число лучших ядерных реакторов мира. Энергоблоки на быстрых нейтронах призваны существенно расширить топливную базу атомной энергетики и минимизировать объем отходов за счёт организации замкнутого ядерно-топливного цикла.
Энергоблоки №1 и №2 выработали свой ресурс, и в 1980-е годы были окончательно остановлены. Энергоблок с реактором на быстрых нейтронах БН-800 принят в промышленную эксплуатацию 1 ноября 2016 года.
Также рассматривается возможность дальнейшего расширения Белоярской АЭС энергоблоком №5 с быстрым реактором мощностью 1200 МВт.
По итогам ежегодного конкурса Белоярская АЭС в 1994, 1995, 1997 и 2001 гг. удостаивалась звания «Лучшая АЭС России».
Билибинская АЭСР
Расположение : недалеко от г. Билибино, Чукотский автономный округ
Типы реакторов : ЭГП-6
Годы ввода в эксплуатацию : 1974 (2), 1975, 1976
Станция производит около 50% электроэнергии, вырабатываемой в регионе. На АЭС эксплуатируются четыре уран-графитовых канальных реактора установленной электрической мощностью 12 МВт каждый.
Станция вырабатывает как электрическую, так и тепловую энергию, которая идет на теплоснабжение Билибино.
Установленная электрическая мощность Билибинской АЭС – 48 МВт при одновременном отпуске тепла потребителям до 67 Гкал/ч.
При снижении температуры воздуха до –50°С АЭС работает в теплофикационном режиме и развивает теплофикационную мощность 100 Гкал/ч при снижении генерируемой электрической мощности до 38 МВт.
В 2009 году Билибинская АЭС поделила с Балаковской АЭС первое место в конкурсе «Лучшая АЭС по культуре безопасности».
Калининская АЭС
Тип реактора : ВВЭР-1000
Год ввода в эксплуатацию : 1984, 1986, 2004, 2012
В составе Калининской атомной станции четыре действующих энергоблока с водо-водяными энергетическими реакторами ВВЭР-1000 мощностью 1000 МВт (эл.) каждый.
Калининская АЭС вырабатывает 70% от всего объема электроэнергии, производимой в Тверской области, и обеспечивает электроэнергией большинство промышленных предприятий Тверской области.
Благодаря своему географическому расположению, станция осуществляет высоковольтный транзит электроэнергии и выдает мощность в Единую энергосистему Центра России, и далее по высоковольтным линиям — в Тверь, Москву, Санкт-Петербург, Владимир и Череповец.
В рамках выполнения отраслевой Программы увеличения выработки электроэнергии на действующих энергоблоках АЭС на 2011–2015 гг. на энергоблоках Калининской АЭС реализуется программа увеличения мощности реакторной установки до 104% от номинальной.
В 2014 году получена лицензия Ростехнадзора на эксплуатацию энергоблока №1 в продленном сроке (до 28 июня 2025 года). Этому предшествовало выполнение масштабной программы модернизационных работ, которые проводились, начиная с 2009 года.
В ноябре 2017 года была получена лицензия Ростехнадзора на продление срока эксплуатации энергоблока №2 на 21 год, до 30 ноября 2038 года.
Этому предшествовало выполнение мероприятий, предусмотренных «Программой подготовки энергоблока №2 Калининской АЭС к дополнительному сроку эксплуатации» (включала полную модернизацию третьей системы безопасности блока №2, замену комплекса электрооборудования системы управления и защиты реактора, аппаратуры автоматического контроля нейтронного потока, конденсатора турбины и др.).
Кольская АЭС
Тип реактора : ВВЭР-440
Год ввода в эксплуатацию : 1973, 1974, 1981, 1984
Кольская АЭС, расположенная в 200 км к югу от г. Мурманска на берегу озера Имандра, является основным поставщиком электроэнергии для Мурманской области и Карелии.
В эксплуатации находятся четыре энергоблока с реакторами типа ВВЭР-440 проектов В-230 (блоки №1 и №2) и В-213 (блоки №3 и №4).
Генерируемая мощность — 1760 МВт. В 1996-1998 гг. признавалась лучшей атомной станцией России.
Курская АЭС
Тип реактора : РБМК-1000
Год ввода в эксплуатацию : 1976, 1979, 1983, 1985
Курская АЭС расположена на левом берегу реки Сейм, в 40 км юго-западнее Курска. На ней эксплуатируются четыре энергоблока с реакторами РБМК-1000 (уран-графитовые реакторы канального типа на тепловых нейтронах) общей мощностью 4 ГВт (эл.).
В 1993-2004 гг. были радикально модернизированы энергоблоки первого поколения (блоки №1 и №2), в 2008-2009 гг. — блоки второго поколения (№3 и №4). В настоящее время Курская АЭС демонстрирует высокий уровень безопасности и надежности.
Ленинградская АЭС
Тип реактора : РБМК-1000
Энергоблоков : 4 + 2 в стадии строительства
Год ввода в эксплуатацию : 1973, 1975, 1979, 1981
Она была первой в стране станцией с реакторами РБМК-1000. АЭС была построена в 80 км западнее Санкт-Петербурга, на берегу Финского залива.
На Ленинградской АЭС эксплуатируются четыре энергоблока электрической мощностью 1000 МВт каждый.
Нововоронежская АЭС
Тип реактора : ВВЭР различной мощности
Энергоблоков : 3 (еще 3 выведены из эксплуатации)
Годы ввода в эксплуатацию : 1964, 1969, 1971, 1972, 1980, 2017
Первая в России АЭС с реакторами типа ВВЭР. Каждый из пяти реакторов станции является прототипом серийных энергетических реакторов.
Энергоблок №1 был оснащен реактором ВВЭР-210, энергоблок №2 — реактором ВВЭР-365, энергоблоки №3 и №4 — реакторами ВВЭР-440, энергоблок №5 — реактором ВВЭР-1000.
В настоящее время в эксплуатации находятся два энергоблока (энергоблоки №1, №2 и №3 были остановлены, соответственно, в 1988, 1990 и 2016 гг.).
В августе 2016 года инновационный энергоблок поколения 3+ Нововоронежской АЭС был впервые подключен к сети и выдал первые 240 МВт в энергосистему страны.
Он имеет улучшенные технико-экономические показатели, обеспечивает абсолютную безопасность при эксплуатации, и полностью соответствует «постфукусимским» требованиям МАГАТЭ.
Особенностью таких энергоблоков является большая насыщенность пассивными (способными функционировать даже в случае полной потери электроснабжения и без вмешательства оператора) системами безопасности.
Так, на энергоблоке №6 Нововоронежской АЭС применены такие уникальные и не имеющие аналогов в мире системы, как система пассивного отвода тепла от реактора, рекомбинаторы водорода и «ловушка расплава» активной зоны.
Энергоблоки поколения «3+» в настоящее время сооружаются в США и Франции.
Однако именно российский энергоблок №6 Нововоронежской АЭС стал первым в мире атомным энергоблоком нового поколения, который вышел на этап энергопуска. В промышленную эксплуатацию энергоблок №6 был сдан в феврале 2017 года.
Ростовская АЭС
Тип реактора : ВВЭР-1000
Энергоблоков : 3+1 в стадии строительства
Год ввода в эксплуатацию : 2001, 2010, 2015
Ростовская АЭС расположена на берегу Цимлянского водохранилища, в 13,5 км от Волгодонска.
Она является одним из крупнейших предприятий энергетики Юга России, обеспечивающим около 15% годовой выработки электроэнергии в регионе.
Энергоблок №2 введен в промышленную эксплуатацию 10 декабря 2010 года.
Процесс физического пуска энергоблока №3 Ростовской атомной станции начался 14 ноября 2014 года.
В промышленную эксплуатацию блок №3 введён 17 сентября 2015 года
Смоленская АЭС
Тип реактора : РБМК-1000
Год ввода в эксплуатацию : 1982, 1985, 1990
Смоленская АЭС — одно из ведущих энергетических предприятий региона, ежегодно она выдает в энергосистему страны порядка 20 млрд. киловатт часов электроэнергии (около 13% энергии, вырабатываемой на АЭС России и более 80% от того, что производят энергопредприятия Смоленской области).
Она состоит из трёх энергоблоков с реакторами РБМК-1000. В 2007 году станция первой среди АЭС России получила сертификат соответствия системы менеджмента качества международному стандарту ISO 9001:2000.
В 2009 г. Смоленская АЭС получила сертификат соответствия системы экологического менеджмента требованиям национального стандарта ГОСТ Р ИСО 14001-2007 и была признана лучшей АЭС России по направлению «Физическая защита».
В 2011 году Смоленская АЭС стала победителем в конкурсе «Лучшая АЭС России» по итогам работы за 2010 год и была признана лучшей АЭС по культуре безопасности.
В рамках реализации программы по продлению сроков эксплуатации был проведен капитальный ремонт и модернизация энергоблока №1.
Смоленская АЭС — крупнейшее градообразующее предприятие области, доля поступлений от нее в областной бюджет составляет более 30%.
Обзор всех АЭС России
Всего 11 АЭС России по итогам 2020 года впервые выработали более 20% всей электроэнергии страны. Я решил сделать обзор всех атомных станций России. Это будет популярный обзор станций глазами реакторщика (как минимум по образованию), так что я постараюсь показать в чем технические и исторические особенности каждой из них, какие реакторы на них работают или работали раньше, какие важные для отрасли технологии там осваивались. На многих из этих АЭС я был, поэтому иногда буду добавлять и личные впечатления. Помимо действующих АЭС, я упомяну и те станции, которые уже остановлены, и те, что планировались, но так и не были реализованы, и те, которые могут появиться в ближайшие годы.
Ну и традиционно, я сделал видеоверсию этой статьи (подписывайтесь на канал!), она получилась даже более наглядной, т.к. в ней почти на порядок больше фото и визуальных материалов, чем вошло в статью. Так что оба формата вполне самостоятельные и по-своему интересные.
01. Обнинская АЭС. Первая АЭС
Начнем с самой первой АЭС в мире. Она заработала в июне 1954 г в Обнинске, недалеко от Москвы. Ее мощность была всего 5 МВт, что по современным меркам даже не мини, а микро-АЭС. Это в 200-250 раз меньше, чем мощность современного энергоблока АЭС. Тем не менее, это была первая полноценная атомная станция, которая выдавала электроэнергию в сеть. В США за несколько лет до этого уже получали электроэнергию от экспериментального реактора, но в еще меньшем количестве и она шла на собственные нужды этой установки, а не в общую сеть. Подробнее я про это писал в отдельной статье. Так что для желающих померяться кто был первым в тех или иных достижениях, вопрос атомного электричества дает почву для дискуссий, но мы не из их числа. Все же первая крупная АЭС, выдающая электричество в сеть, была построена именно в Обнинске.
Пульт управления Первой АЭС. Фото автора.
Схема первой АЭС
Энергетический реактор для АЭС и промышленный реактор для наработки плутония на самом деле серьезно отличаются. Во-первых, важное отличие в тепловой схеме – в энергетическом реакторе вода в каналах должна нагреваться до более высокой температуры, чтобы в итоге создавать пар высокого давления, который сможет крутить турбину. Первая АЭС работала по двухконтурной схеме, т.е. вода первого контура нагревалась, передавала тепло воде второго контура, которая уже кипела и этот пар шел на турбину. При этом все таки турбину на первую АЭС поставили не очень мощную, а КПД станции был менее 20%, что примерно в полтора-два раза ниже, чем у современных АЭС.
Второе важное отличие энергетического реактора от промышленного – топливо. В реакторе для наработки плутония топливо находится в активной зоне всего несколько недель, чтобы образовалось нужное соотношение новых изотопов плутония. По сути через реактор прогоняется огромное количество топлива, выступающего как сырье. В энергетическом же реакторе топливо должно работать как можно дольше – в современных реакторах оно находится в активной зоне реактора по 4-5 лет. И в нем должно делиться как можно больше атомов, чтобы вырабатывать как можно больше энергии, т.е. у него должна быть большая глубина выгорания.
Интересно, что внешне Обнинская АЭС совершенно не похожа на современные АЭС. С виду это простое трехэтажное административное здание, ну разве что труба на заднем фоне выдает его промышленное назначение. Здание, в котором располагается реактор и турбина вообще расположены через дорогу друг от друга. С одной стороны, это было сделано из соображений секретности, хотя объект в итоге стал статусным и его потом посещали многие делегации, в том числе иностранные. С другой стороны, конечно, современные АЭС строятся совсем по другим правилам и требованиям, и там гораздо больше мощных защитных сооружений, призванных защитить как саму АЭС от внешних воздействий, так и окружающую среду от последствий возможных аварий.
Первая АЭС проработала почти 48 лет, дала много новых знаний и позволила обучить огромное количество специалистов. Она была остановлена в 2002 году. Ядерного топлива и радиоактивных материалов на ней уже нет. Сейчас она признана объектом культурного наследия России, на ее базе создан музей. Я был в этом музее и рекомендую его посетить всем, кто интересуется историей науки и техники, особенно атомной. Она находится на территории Физико-энергетического института и там можно узнать не только про первую АЭС, но и про другие работы ФЭИ.
02. Сибирская АЭС. Даже две
Следующая АЭС на территории России, которая уже тоже не работает – это малоизвестная широкой публике Сибирская АЭС. Сейчас практически все АЭС в Росси находятся в Европейской части, но был период в 60-е, когда основное атомное электричество в СССР вырабатывалось в Сибири. Сибирская АЭС находилась на площадке Сибирского химического комбината (СХК) в г. Северск Томской области. Это был закрытый комбинат по наработке оружейного плутония, он и сейчас работает, но занимается уже другими задачами. Несмотря на секретность, фильм о Сибирской АЭС показали в 1958 году на Женевской конференции по мирному использованию атомной энергии.
Заголовок в New York Times в 1958 году о показе в Женеве фильма о Сибирской АЭС
На тот момент она была одной из мощнейших АЭС мира – первый энергоблок имел мощность 100 МВт. В дальнейшем на ней работали 4 реактора, а суммарная мощность выросла до 600 МВт.
Промышленные реакторы СХК были двойного и даже тройного назначения. Т.е. они нарабатывали плутоний, но их спроектировали уже так, что они позволяли вырабатывать электроэнергию и давать тепло для отопления Северска и Томска. С окончанием программы наработки плутония был остановлен и последний реактор станции, в 2008 году.
Один из реакторов СХК. Фото: Страна Росатом
На другом сибирском комбинате по наработке оружейного плутония, Горно-химическом комбинате, в Железногорске, с 1964 по 2010 год тоже работал двухцелевой реактор АДЭ-2. Хотя, как таковой отдельной АЭС его не называли. Но по сути это была третья атомная станция тепло- и электроснабжения в СССР, причем единственная – подземная, т.к. сам комбинат ГХК размещался в горной выработке под землей. Подробнее про отечественные промышленные реакторы я писал отдельную статью.
1. Белоярская АЭС. Дважды первопроходец
Итак, теперь давайте перейдем к действующим АЭС. Первая из них – это Белоярская АЭС, в 20 км от которой я живу. Это моя любимая АЭС, на которой я бывал уже много раз. После Обнинской, это была первая крупная гражданская АЭС, т.е. не двойного назначения и не на территории ядерного комбината. Она построена именно для выработки электроэнергии и тепла и не применялась для наработки плутония. Ее топливо даже не перерабатывали, о чем у меня, как ни странно, тоже есть отдельная статья.
АЭС заработала в 1964 году. Суммарная мощность двух реакторов первой очереди станции составила 300 МВт. Эти реакторы назывались АМБ, что расшифровывается как «Атом Мирный Большой», что и отражает их назначение. Это тоже канальные уран-графитовые реакторы, но уже улучшенной конструкции. На них пытались повысить КПД за счет дополнительного перегрева пара. Те. кроме каналов с топливом и водой, которая отводила тепло от активной зоны, по некоторым каналам через реактор дополнительно заново пропускали пар перед его отправкой на турбину для повышения его давления, чтобы улучшить КПД всей установки. Первый энергоблок мощностью 100 МВт работал по двухконтурной схеме. Второй энергоблок работал уже по упрощенной одноконтурной схеме, где пар вырабатывался прямо в первом контуре реактора, затем еще раз подогревался в реакторе и затем шел на турбину, его мощность была уже 200 МВт. В дальнейшем такая одноконтурная схема, пусть и без перегрева пара, ляжет в основу мощных реакторов РБМК. КПД первой очереди Белоярской АЭС достигал 37%, и это на несколько процентов больше, чем у многих современных АЭС.
Реакторы первой очереди выработали свой ресурс и были остановлены к 1989 году. Сейчас на АЭС работают два новых реактора с совершенно иной конструкцией – это реакторы на быстрых нейтронах.
Энергоблоки Белоярской АЭС. Инфографика автора
С 1980 года на Белоярской АЭС работает реактор БН-600, а с 2015 года – БН-800. 600 и 800 – это проектная электрическая мощность этих реакторов, хотя по факту она увеличена почти на 10%. Это единственные в мире на текущий момент энергетические реакторы АЭС на быстрых нейтронах. Благодаря им, хотя были и другие меньшей мощности, у нашей страны накоплен самый большой опыт эксплуатации быстрых реакторов, которые могут составить основу или существенную долю атомной энергетики в будущем. Им, конечно, надо посвятить отдельные статьи и видео.
Скажу лишь о главной особенности. Это реакторы, в которых основное деление тяжелых ядер идет быстрыми нейтронами, частично о том что это такое я рассказывал в прошлой статье про реакторы со спектральным регулированием. Быстрые реакторы позволяют вовлекать в топливный цикл не только уран-235, которого в природном уране всего 0,7%, но и основной изотоп уран-238, которого там более 99%. Они же позволяют замыкать топливный цикл, используя в качестве топлива то, что выгружается из других реакторов. БН-800 уже переводится на полную загрузку МОКС-топливом, не требующем добычи природного урана. Оно изготавливается из плутония, выделенного из отработавшего топлива других реакторов, и из запасов отвального обедненного урана.
Про обедненный отвальный уран и МОКС-топливо у меня тоже есть отдельная статья, и даже целый цикл статей, если говорить в целом о проблеме обедненного гексафторида урана, который к нам периодически завозят из-за границы под шум антиядерных экологических активистов.
Реактор БН-800
Белоярская АЭС долгое время была единственной станцией в нашей стране, на которой работали реакторы разных типов – канальные уран-графитовые АМБ и быстрые натриевые БН. Сейчас к такой станции можно отнести Ленинградскую АЭС, т.к. там одновременно работают и РБМК и ВВЭР, но мы до этого дойдем.
2. Нововоронежская АЭС. Сухопутная колыбель ВВЭР
Как и Белоярская АЭС, это одна из старейших АЭС страны. Первый ее энергоблок заработал в том же 1964 году, всего через полгода после пуска АМБ-1. Но в отличии Белоярской АЭС, где отрабатывали технологию канальных уран-графитовых реакторов с ядерным перегревом пара, а затем технологии быстрых реакторов, в Нововоронеже занимались и занимаются освоением другого направления – водо-водяных реакторов. Здесь были построены все первые, головные блоки энергетических реакторов ВВЭР мощностью от 210 МВт, 440, 1000 и сейчас 1200. Всего на этой АЭС построено 7 энергоблоков – максимальное количество на российских АЭС.
Первый в мире энергоблок с ВВЭР-1000 на Нововоронежской АЭС
В настоящее время из них работают 4. Это один ВВЭР-440, один ВВЭР-1000 и два первых в нашей стране и мире ВВЭР-1200. Получается, что каждый из этих реакторов – самый первый в своем роде. В том числе и нынешний флагманский продукт отечественной атомной промышленности – энергоблок с реактором ВВЭР-1200, которые активно приходят на замену старых блоков на АЭС в России и строится для зарубежных заказчиков. В России их уже построено 4, и в разной стадии строительства за рубежом еще более 10 штук.
Первые в мире и нашей стране два ВВЭР-1200 на Нововоронежской АЭС
Подробно про водо-водяные реакторы я рассказывал в прошлой статье про Кольскую АЭС. Коротко повторю, что эти реакторы отличаются от канальных графитовых тем что в них нет ни графитовой кладки, ни каналов. Это более компактные реакторы, топливо которых находится внутри прочного толстостенного металлического корпуса. Водо-водяной в названии реактора означает, что вода выступает в нем и замедлителем нейтронов и теплоносителем, который отводит тепло от ядерного топлива. Это реакторы, работающие по двухконтурной схеме, т.е. вода в самом реакторе и первом контуре нагревается до большой температуры – более 300 градусов, но не кипит, т.к. находится при этом под давлением более 150 атмосфер (для чего мощный корпус и нужен). Тепло через теплообменник передается второму контуру, где уже вода кипит, пар идет на турбину, ну и дальше обычная схема. КПД таких установок около 32% и выше.
Такой же тип водо-водяных реакторов используется и на атомных подводных лодках в силу ряда преимуществ, в первую очередь более компактных размеров. Собственно, изначально он для них и разрабатывался, но потом вышел на сушу и прочно обосновался в мирной атомной энергетике. Сейчас это самый популярный тип реактора в мире. Более чем на 80% энергоблоках АЭС в мире работают водо-водяные реакторы под давлением.
3. Кольская АЭС. Первая за Полярным кругом
4. Билибинская АЭС. Советская малая АЭС
Раз уж мы идем примерно в хронологическом порядке, и затронули тему крайнего севера, то следующая АЭС – Билибинская. Она еще чуть севернее Кольской АЭС, но не в Мурманской области, а на другой стороне России – на Чукотке. И примерно на полгода моложе Кольской АЭС. Ее первый блок заработал в 1974 году.
Билибинская АЭС
Центральный зал Билибинской АЭС с 4 реакторами ЭГП-6
Сама Билибинская АЭС в ближайшие годы будет выводиться из эксплуатации, первый блок уже остановлен в 2019 г. Поэтому суммарная текущая установленная электрическая мощность АЭС – 36 МВт. И ей на смену уже пришла современная малая АЭС.
5. ПАТЭС. Самая плавучая, самая северная
Понятно, что на замену одной уникальной по задачам и условиям работы АЭС – Билибинской, спустя полвека должна была прийти не менее уникальная установка, но созданная уже на основе других технологий. И она пришла, причем в прямом смысле – ее прибуксировали из Мурманска. И с весны 2020 года уже принята в промышленную эксплуатацию первая плавучая АЭС, или точнее Плавучая атомная теплоэлектростанция (ПАТЭС), с головным плавучим энергоблоком (ПЭБ) под собственным именем «Академик Ломоносов». Это самая новая российская АЭС, работающая на новой площадке, в порту Певек. От нее до Билибинской АЭС более 240 км по прямой на северо-восток. Так что ПАТЭС ко всему прочему еще и самая северная АЭС мира.
ПАТЭС Академик Ломоносов в Певеке на Чукотке
Конструкционно это несамоходная баржа, пришвартованная к специальной береговой инфраструктуре для приема тепло и электроэнергии. На ее борту два энергоблока с двумя водо-водяными реакторами, построенными на базе тех, что работают на некоторых наших атомных ледоколах – КЛТ-40С. Суммарная электрическая мощность ПАТЭС – до 70 МВт, а тепловая – до 50 Гкал/ч. Она должна заменить не только выбывающую Билибинскую АЭС, но и угольную Чаунскую ТЭЦ, которой уже более 70 лет.
Сейчас уже прорабатываются проекты оптимизированных ПАТЭС с новыми реакторами РИТМ-200 большей мощности, которые уже работают на атомном ледоколе нового поколения «Арктика». Планируется построить еще 5 плавучих АЭС для другого района Камчатки, а интерес к подобным плавучим АЭС проявляют разные регионы за рубежом. Но и конкуренты не дремлют. Планы по разработке и строительству плавучих АЭС есть у Китая и Южной Кореи.
6. Ленинградская АЭС. Первые РБМК
Теперь перейдем к самым крупным АЭС, с серийными блоками гигаваттной мощности. Начнем по хронологии и с реакторов РБМК.
Ленинградаская АЭС и ее энергоблоки. Графика автора
У РБМК есть ряд преимуществ перед ВВЭР. Например, он не требует остановки для перегрузки топлива, его можно перегружать, отключая отдельные каналы прямо на работающем реакторе. Из-за этого он позволяет облучать в каналах отдельные сборки-мишени и нарабатывать полезные изотопы, как, например, Co-60, который сейчас и производят на Ленинградской АЭС.
Но есть и ряд недостатков. Это, например, и сложность управления, и отсутствие защитной оболочки-контейнмента, и другие недостатки конструкции, которые не были своевременно устранены из-за гонки масштабного строительства АЭС в СССР в 1970-е и 1980-е. Все это привело к главной трагедии, сделавшей реактор РБМК печально известным на весь мир – Чернобыльской катастрофе. Именно такие реакторы были на этой АЭС. После аварии 1986-года реакторы РБМК доработали и модернизировали, устранив большинство недостатков. Поэтому сегодняшние РБМК все же существенно отличаются от дочернобыльских.
Два энергоблока с ВВЭР-1200 на Ленингрдаской АЭС-2. Один уже сдан (справа), второй строится.
Мне дважды доводилось бывать на ЛАЭС-2, поэтому я видел новые энергоблоки и в строящемся виде, и тут же впервые побывал на уже работающем энергоблоке с ВВЭР-1200.
7. Курская АЭС
Энергоблоки Курской АЭС
Внутри реакторного зала пятого блока Курской АЭС-2. Фото Lana-Sator.livejournal.com
Строительство Курской АЭС-2 с двумя ВВЭР-ТОИ
Кстати, два энергоблока Курской АЭС-2 – это на текущий момент единственные строящиеся в России энергоблоки АЭС, если не брать в расчет замороженную стройку Балтийской АЭС.
8. Смоленская АЭС
Расположена в 100 км от Смоленска. Самая молодая станция с реакторами РБМК. Первый блок пущен в 1983 году – мой ровесник. Но опять же из-за чернобыльской аварии тут построено не четыре, а всего три блока. Так что это самая маленькая АЭС с такими реакторами. Скорее всего в ближайшие годы будет начато строительство станции замещения – Смоленской АЭС-2.
Энергоблоки Смоленской АЭС
9. Калининская АЭС. Серийные ВВЭР-1000
Переходим к трем АЭС с серийными гигаваттными блоками ВВЭР. Первая из них – Калининская АЭС с четырьмя блоками ВВЭР-1000. Расположена в Тверской области, возле города Удомля. Это самая близкая к Москве действующая АЭС – 350 км по прямой. Ее первые блоки заработали в 1984 и 1986 году, правда они не самой популярной серии ВВЭР-1000 – модификации В-338. Вторая очередь станции, с серийными ВВЭР-1000 наиболее популярной модификации В-320, были построены уже в 21-м веке – в 2004 и в 2011.
Именно за их строительством я следил, когда учился на физтехе на физика-ядерщика. Тогда Россия строила не так много новых энергоблоков. Кстати, на Калининской АЭС мне довелось побывать в 2017 году. И поскольку это была первая крупная АЭС с четырьмя гигаваттными блоками на которой я был, то меня поразил именно масштаб самой станции, начиная с проходной – все же на ней работает более 3000 человек. Это реально огромное предприятие, которое производит около 3% всей электроэнергии страны. Близкая мне Белоярская АЭС куда компактнее, камернее и я бы даже сказал уютнее.
9. Балаковская АЭС
Балаковская АЭС Расположена в 145 км от Саратова, на берегу Саратовского водохранилища. Это первая серийная АЭС с четырьмя блоками ВВЭР-1000 самой популярной модификации – В-320. Первый из них был введен в эксплуатацию в 1985 году.
Балаковская АЭС с 4 ВВЭР-1000 (В-320)
Надо сказать, что в СССР Балаковская АЭС строилась параллельно с другой такой же станцией с реакторами ВВЭР-1000 (В-320) – Запорожской АЭС на Украине. Они обе должны были стать крупнейшими АЭС в СССР – планировалось по шесть блоков на каждой. Причем, Запорожскую АЭС строили с небольшим опережением и в итоге достроили целиком, до шести блоков. Теперь это крупнейшая АЭС в Европе и одна из крупнейших в мире. А вот Балаковская из-за трудностей в начале 90-х осталась с 4 блоками. 5-й и 6-й блоки в 1993 году решили не достраивать.
Энергоблоки Балаковской АЭС 
Старшая сестра-близняшка Запорожская АЭС с 6 энергоблоками ВВЭР-1000 (В-320)
Тем не менее, это одна из крупнейших по выработке электроэнергии АЭС России. В результате модернизаций мощность ее энергоблоков увеличена на 4%.
На первом энергоблоке в 2018 году была впервые проведена операция отжига корпуса реактора ВВЭР-1000, в результате чего его ресурс был продлен более чем на 20 лет. Подробнее о процедуре отжига и продлении эксплуатации на примере реакторов ВВЭР-440 я писал в прошлой статье.
Процедура отжига реактора ВВЭР-1000 на Балаковской АЭС
Также на одном из блоков Балаковской АЭС сейчас испытываются топливные сборки с РЕМИКС-топливом – это топливо с неразделенной смесью урана и плутония, выделенных из отработавшего ядерного топлива. Такими образом, тут отрабатывается технология частичного замыкания топливного цикла на реакторах ВВЭР.
11. Ростовская АЭС. Молодая и жаркая
Автор демонстрирует габариты корпуса реактора ВВЭР-1000, установленного в качестве монумента у завода Атоммаш в Волгодонске. Такие же реакторы работают на Ростовской АЭС.
Ростовская АЭС при этом еще и самая молодая АЭС России, если не считать ПАТЭС. Это единственная станция, все четыре энергоблока ВВЭР-1000 которой построены и запущены в работу в XXI веке, с 2001 по 2018 годы. Причем ее четвертый блок – это последний ВВЭР-1000, который построили в России. Больше их строить не будут, теперь им на смену уже пришли ВВЭР-1200 и ВВЭР-ТОИ.
Внутри строящегося 4-го энергоблока Ростовской АЭС, 2018 г.. На переднем плане перегрузочная машина для ядерного топлива.Фото автора.
О несбывшемся
Мы поговорили обо всех работавших или работающих в настоящий момент на территории России АЭС. По описанию станций, построенных в конце 1980-х, видно, что на некоторых из них ряд энергоблоков не был закончен из-за чернобыльской катастрофы и экономических потрясений, связанных с крахом СССР. Тем не менее они достроены в каком-то виде и работают. Но был ряд проектов новых АЭС, на других площадках, которые не были реализованы вообще. Например, так и не было закончено начатое строительство двух атомных станций теплоснабжения под Воронежем и Нижним Новгородом. Они должны были отапливать эти города.
Недостроенные атомные станции теплоснабжения под Воронежем (слева) и Нижним Новгородом (справа)
К началу 1990-х были прекращены работы (все на относительно начальных стадиях строительства) на Башкирской АЭС под Уфой с 4 ВВЭР-1000, Татарской АЭС на Каме с 4 ВВЭР-1000, Южно-Уральской АЭС в Озерске Челябинской области с тремя БН-800 и Костромской АЭС с двумя РБМК-1500.
Уже в 2010-м было начато строительство Балтийской АЭС в Калининградской области с двумя ВВЭР-1200. Однако через несколько лет строительство было заморожено в пользу реализации аналогичного, но конкурирующего проекта в соседнем регионе – Белорусской АЭС.
Результаты работы
По итогам 2020 года доля атомного электричества в России впервые превысила 20%. Причем в Европейской части страны эта доля около 30%, а на Северо-Западе – более 37%.
В принципе, это вполне закономерно. Растет средняя мощность энергоблоков, т.к. закрываются старые, а им на смену приходят более новые и мощные. Мощность старых энергоблоков в результате модернизации тоже повышается. Внедряется новое топливо, оптимизируются ремонтные кампании, а значит сокращается время ремонтов и перегрузок, в результате растет КИУМ – коэффициент использования установленной мощности. Проще говоря, этот коэффициент показывает какой процент времени в течение года АЭС работала на полную мощность. На некоторых наших станциях он уже превышает 90%.
О перспективах
Сейчас в России по-прежнему нет роста экономики или перспектив большого экспорта электроэнергии, которые бы создавали спрос на существенное наращивание энергомощностей. Поэтому у нас в последние годы лишь достраивались давно запланированные блоки Калининской и Ростовской АЭС, а сейчас строятся лишь новые энергоблоки замещения, которые заменяют старые выбывающие блоки АЭС – на Ленинградской и Курской АЭС. Хотя на Нововоронежской АЭС это замещение произошло с существенным приростом, там добавили два ВВЭР-1200 вместо одного выбывшего ВВЭР-440, но там как обычно построили головные энергоблоки новой серии. Добавился так же энергоблок БН-800 на Белоярской АЭС, и ожидается, что в ближайшее время будет принято решение о строительстве там же и БН-1200 – первого серийного блока на быстрых нейтронах.
Тем не менее, Россия строит довольно много АЭС по сравнению с другими странами. За последние 20 лет в мире было подключено к сети около 105 новых энергоблоков АЭС. Из них 21, т.е. каждый пятый, построила Россия. Из них 13 – на территории России, и 8 в других странах для иностранных заказчиков. При этом сейчас на разной стадии строительства за рубежом находится еще около 20 энергоблоков, которые строит Росатом.
Но в самой России в ближайшие годы вряд ли стоит ожидать появления крупных АЭС с блоками-гигаватниками на новых площадках. Но вот малые АЭС в новых регионах в ближайшие 10 лет появятся. Уже есть планы по строительству малой АЭС в Якутии мощностью около 50 МВт, и еще четырех малых плавучих АЭС на Чукотке мощностью до 100 МВт каждая. Все они будут нужны для энергоснабжения новых месторождений полезных ископаемых в изолированных районах.
БРЕСТ-ОД-300 в Северске
Недавно начато строительство опытно-демонстрационного реактора БРЕСТ-ОД-300 в Северске, рядом с Томском. Конечно, его задачи в демонстрации принципиально новой реакторной технологии и технологии замыкания топливного цикла, но его тоже можно отнести к малой АЭС, т.к. он будет вырабатывать до 300 МВт электроэнергии.
По такому же принципу к малой АЭС можно отнести и многоцелевой исследовательский реактор МБИР, который строят в Димитровграде, в Ульяновской области, поскольку и он будет выдавать до 55 МВт электроэнергии.
Дата-центр ITSOFT — размещение и аренда серверов и стоек в двух дата-центрах в Москве. За последние годы UPTIME 100%. Размещение GPU-ферм и ASIC-майнеров, аренда GPU-серверов, лицензии связи, SSL-сертификаты, администрирование серверов и поддержка сайтов.